Neuroznanstvenici UCI-ja otkrivaju temeljne mehanizme koji stoje iza rada mozga na visokoj razini

Neuroznanstvenici UCI-ja otkrivaju temeljne mehanizme koji stoje iza rada mozga na visokoj razini

Naša sposobnost razmišljanja, odlučivanja, pamćenja trenutnih događaja i još mnogo toga dolazi iz neokorteksa našeg mozga. Sada su neuroznanstvenici sa Sveučilišta Kalifornija u Irvineu otkrili ključne aspekte mehanizama koji stoje iza ovih funkcija. Njihova bi otkrića u konačnici mogla pomoći u poboljšanju liječenja određenih neuropsihijatrijskih poremećaja i ozljeda mozga. Njihova studija objavljena je u Neuronu.

Znanstvenici već dugo znaju da neokorteks integrira takozvane povratne i povratne tokove informacija. Osjetni sustavi mozga prenose podatke s periferije (naša osjetila) u područja višeg reda neokorteksa. Ove moždane regije na visokoj razini zatim šalju povratne informacije kako bi poboljšale i prilagodile senzornu obradu. Ova komunikacija naprijed-natrag omogućuje mozgu da obrati pozornost, zadrži kratkoročna sjećanja i donese odluke.

Jednostavan primjer je kada želite prijeći prometnu ulicu. Tu su drveće, ljudi, vozila u pokretu, semafori, znakovi i još mnogo toga. Vaš neokorteks na višoj razini govori vašem senzornom sustavu koja pozornost zaslužuje da odluči kada se pomaknuti."

Gyorgy Lur, Ph.D., dopisni autor, docent neurobiologije i ponašanja, Fakultet bioloških znanosti

Interakcija između sustava više i niže razine također nam omogućuje da zapamtimo što ste vidjeli kada ste pogledali u oba smjera kako biste prikupili informacije. "Da nemate to kratkoročno pamćenje, samo biste gledali naprijed-natrag i nikad se ne bi pomaknuli", rekao je. "Zapravo, da naši povratni tokovi i tokovi povratnih informacija ne rade stalno zajedno, učinili bismo vrlo malo osim reagiranja putem refleksa."

Znanstvenici nisu bili sigurni kako su neuroni u mozgu uključeni u ove složene procese. Lur i njegovi kolege otkrili su da se povratni i povratni signali spajaju na pojedinačne neurone u parijetalnim regijama neokorteksa. Istraživači su također otkrili da različite vrste kortikalnih neurona spajaju dva toka informacija na značajno različitim vremenskim skalama i identificirali su staničnu i strujnu arhitekturu koja podupire te razlike.

"Znanstvenici su već znali da integriranje više osjetila poboljšava neuralne reakcije", rekao je Lur. "Ako nešto samo vidite ili samo čujete, vrijeme vaše reakcije je sporije nego ako to percipirate s oba osjetila u isto vrijeme. Identificirali smo temeljne mehanizme koji to omogućuju."

Napomenuo je da podaci studije sugeriraju da se isti principi primjenjuju kada je jedan tok informacija osjetilni, a drugi kognitivni.

Razumijevanje ovih procesa ključno je za razvoj budućih tretmana za neuropsihijatrijske poremećaje kao što su poremećaji senzorne obrade, shizofrenija i ADHD, kao i za moždane udare i druge ozljede neokorteksa.

Lur je suradnik Centra za neurobiologiju učenja i pamćenja, Centra za mapiranje neuronskih krugova i Centra za istraživanje sluha na UC Irvine.

Kandidat za doktorat Daniel Rindner, koji je izvršio sva snimanja neurona i rad na biološkom tkivu, bio je prvi autor rada. Archana Proddutur, Ph.D., postdoktorandica u laboratoriju i druga autorica rada, izvela je računalno modeliranje koje je dovelo do mehaničkog razumijevanja procesa koji integriraju senzorne i kognitivne tokove informacija. Njezino istraživanje poduprli su Zaklada Whitehall, Nacionalni institut za mentalno zdravlje, Nacionalni institut za neurološke poremećaje i moždani udar i Nacionalni institut za gluhoću i druge komunikacijske poremećaje.

Izvor:

Kalifornijsko sveučilište, Irvine

Referenca:

Rindner, DJ, et al. (2022) Integracija sinaptičkih povratnih i povratnih ulaza specifična za vrstu stanice u stražnjem parijetalnom korteksu. Neuron. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

.