UCI neirozinātnieki atklāj smadzeņu augsta līmeņa darba pamatā esošos mehānismus

UCI neirozinātnieki atklāj smadzeņu augsta līmeņa darba pamatā esošos mehānismus

Mūsu spēja domāt, lemt, atcerēties pašreizējos notikumus un daudz ko citu nāk no mūsu smadzeņu neokorteksa. Tagad neirozinātnieki Kalifornijas universitātē Irvinā ir atklājuši galvenos šo funkciju mehānismu aspektus. Viņu atklājumi galu galā varētu palīdzēt uzlabot noteiktu neiropsihisku traucējumu un smadzeņu traumu ārstēšanu. Viņu pētījums parādās Neuron.

Zinātnieki jau sen ir zinājuši, ka neokortekss integrē tā sauktās padeves un atgriezeniskās saites informācijas plūsmas. Smadzeņu maņu sistēmas pārsūta datus no perifērijas (mūsu maņām) uz neokorteksa augstākās kārtas apgabaliem. Šie augsta līmeņa smadzeņu reģioni pēc tam nosūta atgriezeniskās saites informāciju, lai uzlabotu un pielāgotu sensoro apstrādi. Šī turp un atpakaļ saziņa ļauj smadzenēm pievērst uzmanību, saglabāt īstermiņa atmiņas un pieņemt lēmumus.

Vienkāršs piemērs ir, ja vēlaties šķērsot noslogotu ielu. Ir koki, cilvēki, kustīgi transportlīdzekļi, luksofori, zīmes un daudz kas cits. Jūsu augstākā līmeņa neokortekss norāda jūsu maņu sistēmai, kāda uzmanība ir pelnījusi, lai izlemtu, kad pāriet.

Gyorgy Lur, Ph.D., atbilstošais autors, neirobioloģijas un uzvedības docents, Bioloģijas zinātņu skola

Mijiedarbība starp augstāka un zemāka līmeņa sistēmām arī ļauj mums atcerēties to, ko jūs redzējāt, kad skatījāties abos virzienos, lai apkopotu informāciju. "Ja jums nebūtu šīs īstermiņa atmiņas, jūs vienkārši skatītos uz priekšu un atpakaļ un nekad nekustētos," viņš teica. "Patiesībā, ja mūsu plūsmas un atgriezeniskās saites nepārtraukti nedarbotos kopā, mēs darītu ļoti maz, izņemot reaģētu ar refleksiem."

Zinātnieki nav bijuši pārliecināti, kā smadzeņu neironi ir iesaistīti šajos sarežģītajos procesos. Lurs un viņa kolēģi atklāja, ka padeves un atgriezeniskās saites signāli saplūst atsevišķiem neironiem neokorteksa parietālajos reģionos. Pētnieki arī atklāja, ka dažāda veida garozas neironi apvieno abas informācijas plūsmas ievērojami atšķirīgos laika skalos, un identificēja šūnu un ķēdes arhitektūru, kas ir šo atšķirību pamatā.

"Zinātnieki jau zināja, ka vairāku maņu integrēšana uzlabo nervu reakcijas," sacīja Lurs. "Ja jūs kaut ko tikai redzat vai tikai dzirdat, jūsu reakcijas laiks ir lēnāks nekā tad, ja jūs to uztverat ar abām maņām vienlaikus. Mēs esam identificējuši pamatā esošos mehānismus, kas to padara iespējamu."

Viņš norādīja, ka pētījuma dati liecina, ka tie paši principi tiek piemēroti, ja viena informācijas plūsma ir maņu, bet otra ir kognitīva.

Izpratne par šiem procesiem ir ļoti svarīga, lai izstrādātu turpmākas ārstēšanas metodes neiropsihiskiem traucējumiem, piemēram, sensorās apstrādes traucējumiem, šizofrēnijai un ADHD, kā arī insultiem un citiem neokorteksa ievainojumiem.

Lurs ir Mācīšanās un atmiņas neirobioloģijas centra, Neironu ķēžu kartēšanas centra un UC Irvine Dzirdes pētījumu centra līdzstrādnieks.

Doktora grāda kandidāts Daniels Rindners, kurš veica visus neironu ierakstus un bioloģisko audu darbu, bija pirmais raksta autors. Archana Proddutur, Ph.D., pēcdoktorantūras pētniece laboratorijā un otrā darba autore, veica skaitļošanas modelēšanu, kas noveda pie mehāniskas izpratnes par procesiem, kas integrē sensorās un kognitīvās informācijas plūsmas. Viņas pētījumu ir atbalstījis Vaithola fonds, Nacionālais garīgās veselības institūts, Nacionālais neiroloģisko traucējumu un insulta institūts un Nacionālais kurluma un citu komunikācijas traucējumu institūts.

Avots:

Kalifornijas Universitāte, Īrvina

Atsauce:

Rindners, dīdžejs u.c. (2022) Šūnu tipam specifiska sinaptiskās pārejas un atgriezeniskās saites ieejas integrācija aizmugurējā parietālajā garozā. Neirons. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

.