UCI:n neurotieteilijät löytävät taustalla olevia mekanismeja aivojen korkean tason työn takana

UCI:n neurotieteilijät löytävät taustalla olevia mekanismeja aivojen korkean tason työn takana

Kykymme ajatella, päättää, muistaa ajankohtaisia ​​tapahtumia ja paljon muuta tulee aivomme neokorteksista. Kalifornian Irvinen yliopiston neurotieteilijät ovat nyt löytäneet näiden toimintojen taustalla olevien mekanismien keskeiset näkökohdat. Heidän havainnot voivat viime kädessä auttaa parantamaan tiettyjen neuropsykiatristen häiriöiden ja aivovammojen hoitoa. Heidän tutkimuksensa ilmestyy Neuronissa.

Tiedemiehet ovat pitkään tienneet, että neokortex integroi niin sanottuja eteenpäin- ja palautetietovirtoja. Aivojen aistijärjestelmät välittävät dataa eteenpäin periferialta (aistimme) neokorteksin korkeamman asteen alueille. Nämä korkean tason aivoalueet lähettävät sitten palautetietoa aistien käsittelyn tarkentamiseksi ja säätämiseksi. Tämän edestakaisen viestinnän avulla aivot voivat kiinnittää huomiota, säilyttää lyhytaikaisia ​​muistoja ja tehdä päätöksiä.

Yksinkertainen esimerkki on, kun haluat ylittää vilkkaan kadun. Siellä on puita, ihmisiä, liikkuvia ajoneuvoja, liikennevaloja, kylttejä ja paljon muuta. Korkeamman tason neokorteksisi kertoo aistijärjestelmällesi, mihin huomio on ansaittu päättääksesi, milloin sinun tulee muuttaa.”

Gyorgy Lur, Ph.D., vastaava kirjailija, neurobiologian ja käyttäytymisen apulaisprofessori, Biologian tieteiden korkeakoulu

Ylemmän ja alemman tason järjestelmien välinen vuorovaikutus antaa meille myös mahdollisuuden muistaa, mitä näit, kun katsoit molempiin suuntiin tiedon keräämiseksi. "Jos sinulla ei olisi sitä lyhytaikaista muistia, katsoisit vain edestakaisin etkä koskaan liikkuisi", hän sanoi. "Itse asiassa, jos syöttö- ja palautevirtamme eivät toimisi jatkuvasti yhdessä, tekisimme hyvin vähän paitsi reagoisimme refleksien avulla."

Tutkijat eivät ole olleet varmoja siitä, kuinka aivojen hermosolut osallistuvat näihin monimutkaisiin prosesseihin. Lur ja hänen kollegansa havaitsivat, että myötäkytkentä- ja palautesignaalit konvergoivat yksittäisiin hermosoluihin neokorteksin parietaalisilla alueilla. Tutkijat havaitsivat myös, että erityyppiset aivokuoren neuronit yhdistävät nämä kaksi tietovirtaa merkittävästi eri aikaskaaloilla, ja tunnistivat solu- ja piiriarkkitehtuurin, joka tukee näitä eroja.

"Tutkijat tiesivät jo, että useiden aistien yhdistäminen parantaa hermovasteita", Lur sanoi. "Jos näet vain jotain tai vain kuulet jotain, reaktioaikasi on hitaampi kuin jos havaitset sen molemmilla aisteilla samanaikaisesti. Olemme tunnistaneet taustalla olevat mekanismit, jotka tekevät tämän mahdolliseksi."

Hän huomautti, että tutkimustiedot viittaavat siihen, että samat periaatteet pätevät silloin, kun yksi tietovirta on aistillinen ja toinen kognitiivinen.

Näiden prosessien ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää kehitettäessä tulevia hoitoja neuropsykiatrisille häiriöille, kuten sensoristen prosessointihäiriöiden, skitsofrenian ja ADHD:n sekä aivohalvausten ja muiden neokortex-vammojen hoitoon.

Lur on oppimisen ja muistin neurobiologian keskuksen, Neural Circuit Mapping -keskuksen ja UC Irvinen kuulotutkimuskeskuksen stipendiaatti.

Tohtorikandidaatti Daniel Rindner, joka suoritti kaikki hermosolujen tallenteet ja biologiset kudostyöt, toimi paperin ensimmäisenä kirjoittajana. Archana Proddutur, Ph.D., tutkijatohtorin tutkija laboratoriossa ja paperin toinen kirjoittaja, suoritti laskennallisen mallinnuksen, joka johti mekaaniseen ymmärrykseen prosesseista, jotka yhdistävät sensorisia ja kognitiivisia tietovirtoja. Hänen tutkimustaan ​​ovat tukeneet Whitehall Foundation, National Institute of Mental Health, National Institute of Neurological Disorders and Stroke ja National Institute on Deafness and Other Communications Disorders.

Lähde:

Kalifornian yliopisto, Irvine

Viite:

Rindner, DJ, et ai. (2022) Solutyyppispesifinen synaptisten syöttö- ja takaisinkytkentäsyötteiden integrointi posterioriseen parietaaliseen aivokuoreen. Neuroni. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

.