اكتشف علماء الأعصاب في UCI الآليات الأساسية وراء عمل الدماغ عالي المستوى

اكتشف علماء الأعصاب في UCI الآليات الأساسية وراء عمل الدماغ عالي المستوى

إن قدرتنا على التفكير واتخاذ القرار وتذكر الأحداث الجارية والمزيد تأتي من القشرة المخية الحديثة لدماغنا. والآن اكتشف علماء الأعصاب في جامعة كاليفورنيا في إيرفاين الجوانب الرئيسية للآليات التي تقف وراء هذه الوظائف. يمكن أن تساعد النتائج التي توصلوا إليها في نهاية المطاف في تحسين علاج بعض الاضطرابات العصبية والنفسية وإصابات الدماغ. تظهر دراستهم في مجلة نيورون.

لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة أن القشرة المخية الحديثة تدمج ما يسمى بتدفقات المعلومات المغذية والتغذية الراجعة. يتم نقل بيانات التغذية الأمامية بواسطة الأنظمة الحسية للدماغ من المحيط (حواسنا) إلى المناطق ذات الترتيب الأعلى في القشرة المخية الحديثة. تقوم مناطق الدماغ عالية المستوى هذه بعد ذلك بإرسال معلومات ردود الفعل لتحسين وضبط المعالجة الحسية. يسمح هذا التواصل ذهابًا وإيابًا للدماغ بالانتباه والاحتفاظ بالذكريات قصيرة المدى واتخاذ القرارات.

مثال بسيط هو عندما تريد عبور شارع مزدحم. هناك الأشجار والأشخاص والمركبات المتحركة وإشارات المرور واللافتات والمزيد. إن القشرة المخية الحديثة ذات المستوى الأعلى لديك تخبر نظامك الحسي ما هو الاهتمام الذي يستحقه ليقرر متى يتحرك.

جيورجي لور، دكتوراه، مؤلف مراسل، أستاذ مساعد في علم الأعصاب والسلوك، كلية العلوم البيولوجية

يتيح لنا التفاعل بين أنظمة المستوى الأعلى والمستوى الأدنى أيضًا أن نتذكر ما رأيته عندما نظرت في كلا الاتجاهين لجمع المعلومات. وقال: "إذا لم تكن لديك تلك الذاكرة قصيرة المدى، فسوف تستمر في النظر إلى الخلف والأمام ولا تتحرك أبدًا". "في الواقع، إذا لم تكن تدفقات التغذية الراجعة والتغذية الراجعة لدينا تعمل معًا بشكل مستمر، فلن نفعل سوى القليل جدًا باستثناء التفاعل من خلال ردود الفعل."

ولم يكن العلماء متأكدين من كيفية مشاركة الخلايا العصبية في الدماغ في هذه العمليات المعقدة. اكتشف لور وزملاؤه أن إشارات التغذية المرتدة والإشارات المرتدة تتلاقى على الخلايا العصبية الفردية في المناطق الجدارية من القشرة المخية الحديثة. ووجد الباحثون أيضًا أن الأنواع المختلفة من الخلايا العصبية القشرية تدمج تيارين من المعلومات على نطاقات زمنية مختلفة بشكل كبير، وحددوا البنية الخلوية والدوائرية التي تدعم هذه الاختلافات.

وقال لور: "لقد عرف العلماء بالفعل أن دمج الحواس المتعددة يحسن الاستجابات العصبية". "إذا كنت ترى شيئًا ما فقط أو تسمع شيئًا ما فقط، فإن وقت رد فعلك يكون أبطأ مما لو كنت تدركه بكلتا الحواس في نفس الوقت. لقد حددنا الآليات الأساسية التي تجعل هذا ممكنًا."

وأشار إلى أن بيانات الدراسة تشير إلى أن نفس المبادئ تنطبق عندما يكون أحد تيارات المعلومات حسيًا والآخر معرفيًا.

يعد فهم هذه العمليات أمرًا بالغ الأهمية لتطوير علاجات مستقبلية للاضطرابات العصبية والنفسية، مثل اضطرابات المعالجة الحسية، والفصام، واضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه، بالإضافة إلى السكتات الدماغية وإصابات القشرة المخية الحديثة الأخرى.

لور هو زميل في مركز البيولوجيا العصبية للتعلم والذاكرة، ومركز رسم خرائط الدوائر العصبية، ومركز أبحاث السمع في جامعة كاليفورنيا في إيرفين.

كان مرشح الدكتوراه دانييل ريندر، الذي أجرى جميع التسجيلات العصبية وأعمال الأنسجة البيولوجية، بمثابة المؤلف الأول لهذه الورقة. قامت الدكتورة أرشانا برودوتور، باحثة ما بعد الدكتوراه في المختبر والمؤلفة الثانية للورقة، بإجراء النمذجة الحسابية التي أدت إلى الفهم الميكانيكي للعمليات التي تدمج تدفقات المعلومات الحسية والمعرفية. تم دعم أبحاثها من قبل مؤسسة وايتهول، والمعهد الوطني للصحة العقلية، والمعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية، والمعهد الوطني للصمم واضطرابات الاتصالات الأخرى.

مصدر:

جامعة كاليفورنيا، ايرفين

مرجع:

ريندر، دي جي، وآخرون. (2022) التكامل الخاص بنوع الخلية لمدخلات التغذية المرتدة والتغذية الراجعة في القشرة الجدارية الخلفية. الخلايا العصبية. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

.