Az UCI idegtudósai felfedezik az agy magas szintű munkája mögött meghúzódó mechanizmusokat

Az UCI idegtudósai felfedezik az agy magas szintű munkája mögött meghúzódó mechanizmusokat

Gondolkodási, döntési, aktuális eseményekre emlékezni és még sok másra való képességünk agyunk neokortexéből származik. A Kaliforniai Egyetem (Irvine) idegtudósai most felfedezték az e funkciók mögött meghúzódó mechanizmusok kulcsfontosságú aspektusait. Eredményeik végső soron hozzájárulhatnak bizonyos neuropszichiátriai rendellenességek és agysérülések kezelésének javításához. Tanulmányuk a Neuronban jelenik meg.

A tudósok régóta tudják, hogy a neokortex integrálja az úgynevezett előrecsatolt és visszacsatoló információs folyamokat. A visszacsatolt adatokat az agy szenzoros rendszerei továbbítják a perifériáról (érzékeinkről) a neokortex magasabb rendű területeire. Ezek a magas szintű agyi régiók aztán visszacsatolási információkat küldenek az érzékszervi feldolgozás finomításához és beállításához. Ez az oda-vissza kommunikáció lehetővé teszi az agy számára, hogy odafigyeljen, megőrizze a rövid távú emlékeket, és döntéseket hozzon.

Egy egyszerű példa, amikor egy forgalmas utcán akar átkelni. Vannak fák, emberek, mozgó járművek, közlekedési lámpák, táblák és még sok más. A magasabb szintű neokortexed megmondja az érzékszervi rendszerednek, hogy milyen figyelmet érdemel annak eldöntése, hogy mikor kell átköltözni.”

Lúr György, Ph.D., levelező szerző, neurobiológiai és viselkedési adjunktus, Biológiai Tudományok Iskola

A magasabb és alacsonyabb szintű rendszerek közötti kölcsönhatás azt is lehetővé teszi, hogy emlékezzünk arra, amit látott, amikor mindkét irányba nézett az információgyűjtés céljából. "Ha nem rendelkezne ezzel a rövid távú memóriával, csak nézne előre-hátra, és nem mozdulna" - mondta. „Valójában, ha a visszacsatolási és visszacsatolási folyamaink nem működnének folyamatosan együtt, nagyon keveset tennénk, csak a reflexeken keresztül reagálnánk.”

A tudósok nem voltak biztosak abban, hogy az agy neuronjai hogyan vesznek részt ezekben az összetett folyamatokban. Lur és munkatársai felfedezték, hogy a feedforward és a visszacsatolási jelek a neocortex parietális régióiban egyesülnek az egyes neuronokon. A kutatók azt is megállapították, hogy a különböző típusú kérgi neuronok jelentősen eltérő időskálán egyesítik a két információáramot, és azonosították azt a sejtes és áramköri architektúrát, amely ezeket a különbségeket megalapozza.

"A tudósok már tudták, hogy több érzékszerv integrálása javítja az idegi válaszokat" - mondta Lur. "Ha csak látsz valamit, vagy csak hallasz valamit, akkor a reakcióideje lassabb, mintha mindkét érzékszervével egyszerre észlelné. Meghatároztuk a mögöttes mechanizmusokat, amelyek ezt lehetővé teszik."

Megjegyezte, hogy a vizsgálati adatok azt sugallják, hogy ugyanazok az elvek érvényesek, amikor az egyik információáram szenzoros, a másik pedig kognitív.

Ezeknek a folyamatoknak a megértése kritikus fontosságú a neuropszichiátriai rendellenességek, például a szenzoros feldolgozási zavarok, a skizofrénia és az ADHD, valamint a stroke és más neocortex sérülések jövőbeni kezelésének kidolgozásához.

Lur a Tanulás és Memória Neurobiológiai Központ, az Idegköri Feltérképezési Központ és az Irvine-i Egyetem Halláskutatási Központjának munkatársa.

Daniel Rindner PhD-jelölt, aki az összes idegi felvételt és biológiai szöveti munkát végzett, a cikk első szerzője volt. Archana Proddutur, Ph.D., a laboratórium posztdoktori kutatója és a tanulmány második szerzője olyan számítási modellezést végzett, amely az érzékszervi és kognitív információáramokat integráló folyamatok mechanikus megértéséhez vezetett. Kutatásait a Whitehall Alapítvány, az Országos Mentális Egészségügyi Intézet, az Országos Neurológiai Zavarok és Stroke Intézet, valamint a Siketség és egyéb Kommunikációs Zavarok Országos Intézete támogatta.

Forrás:

Kaliforniai Egyetem, Irvine

Referencia:

Rindner, DJ és társai. (2022) A szinaptikus előrecsatolt és visszacsatolási bemenetek sejttípus-specifikus integrációja a hátsó parietális kéregben. Neuron. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

.