UCI neuromokslininkai atranda pagrindinius smegenų aukšto lygio darbo mechanizmus

UCI neuromokslininkai atranda pagrindinius smegenų aukšto lygio darbo mechanizmus

Mūsų gebėjimas mąstyti, spręsti, prisiminti dabartinius įvykius ir dar daugiau kyla iš mūsų smegenų neokortekso. Dabar Kalifornijos universiteto Irvine neurologai atrado pagrindinius šių funkcijų mechanizmų aspektus. Jų išvados galiausiai gali padėti pagerinti tam tikrų neuropsichiatrinių sutrikimų ir smegenų sužalojimų gydymą. Jų tyrimas pasirodo Neuron.

Mokslininkai jau seniai žinojo, kad neokorteksas integruoja vadinamuosius grįžtamojo ryšio informacijos srautus. Smegenų jutimo sistemos perduoda duomenis iš periferijos (mūsų pojūčių) į aukštesnės eilės neokortekso sritis. Tada šie aukšto lygio smegenų regionai siunčia grįžtamojo ryšio informaciją, kad patobulintų ir koreguotų jutimo apdorojimą. Šis tiesioginis bendravimas leidžia smegenims atkreipti dėmesį, išsaugoti trumpalaikius prisiminimus ir priimti sprendimus.

Paprastas pavyzdys – kai norite kirsti judrią gatvę. Yra medžių, žmonių, važiuojančių transporto priemonių, šviesoforų, ženklų ir kt. Jūsų aukštesnio lygio neokorteksas praneša jūsų jutimo sistemai, koks dėmesys vertas norint nuspręsti, kada pereiti.

Gyorgy Lur, Ph.D., atitinkamas autorius, Biologijos mokslų mokyklos neurobiologijos ir elgesio docentas

Aukštesnio ir žemesnio lygio sistemų sąveika taip pat leidžia mums prisiminti, ką matėte, kai žiūrėjote į abi puses, kad rinktumėte informaciją. „Jei neturėtumėte tokios trumpalaikės atminties, tiesiog žiūrėtumėte pirmyn ir atgal ir niekada nejudėtumėte“, – sakė jis. „Tiesą sakant, jei mūsų grįžtamojo ryšio ir grįžtamojo ryšio srautai nuolat neveiktų kartu, mes padarytume labai mažai, išskyrus reaguodami per refleksus.

Mokslininkai nebuvo tikri, kaip smegenų neuronai dalyvauja šiuose sudėtinguose procesuose. Luras ir jo kolegos išsiaiškino, kad grįžtamojo ryšio ir grįžtamojo ryšio signalai susilieja su atskirais neuronais neokortekso parietalinėse srityse. Tyrėjai taip pat nustatė, kad skirtingų tipų žievės neuronai sujungia du informacijos srautus labai skirtingais laiko intervalais ir nustatė ląstelių ir grandinės architektūrą, kuria grindžiami šie skirtumai.

"Mokslininkai jau žinojo, kad kelių pojūčių integravimas pagerina nervų atsakus", - sakė Luras. "Jei ką nors matote arba tik girdite, jūsų reakcijos laikas yra lėtesnis nei tuo atveju, kai suvokiate tai abiem jutimais vienu metu. Mes nustatėme pagrindinius mechanizmus, dėl kurių tai įmanoma."

Jis pažymėjo, kad tyrimo duomenys rodo, kad tie patys principai galioja tada, kai vienas informacijos srautas yra jutiminis, o kitas – pažintinis.

Šių procesų supratimas yra labai svarbus kuriant neuropsichiatrinių sutrikimų, tokių kaip jutimo apdorojimo sutrikimai, šizofrenija ir ADHD, taip pat insultų ir kitų neokortekso sužalojimų, gydymo būdus ateityje.

Luras yra Mokymosi ir atminties neurobiologijos centro, Neuroninių grandinių žemėlapių centro ir UC Irvine klausos tyrimų centro bendradarbis.

Doktorantas Danielis Rindneris, kuris atliko visus neuronų įrašus ir biologinių audinių darbą, buvo pirmasis šio straipsnio autorius. Archana Proddutur, mokslų daktarė, laboratorijos mokslo darbuotoja ir antroji šio straipsnio autorė, atliko skaičiavimo modeliavimą, kuris leido mechaniškai suprasti procesus, integruojančius jutimo ir pažinimo informacijos srautus. Jos tyrimus rėmė Whitehall fondas, Nacionalinis psichikos sveikatos institutas, Nacionalinis neurologinių sutrikimų ir insulto institutas bei Nacionalinis kurtumo ir kitų komunikacijos sutrikimų institutas.

Šaltinis:

Kalifornijos universitetas, Irvine

Nuoroda:

Rindner, DJ ir kt. (2022) Ląstelių tipui būdinga sinapsinio perdavimo ir grįžtamojo ryšio įvesties integracija užpakalinėje parietalinėje žievėje. Neuronas. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

.