Neuronaukowcy z UCI odkrywają mechanizmy leżące u podstaw zaawansowanej pracy mózgu

Neuronaukowcy z UCI odkrywają mechanizmy leżące u podstaw zaawansowanej pracy mózgu

Nasza zdolność do myślenia, decydowania, zapamiętywania bieżących wydarzeń i nie tylko pochodzi z kory nowej naszego mózgu. Teraz neurobiolodzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine odkryli kluczowe aspekty mechanizmów stojących za tymi funkcjami. Ich odkrycia mogą ostatecznie pomóc w ulepszeniu leczenia niektórych zaburzeń neuropsychiatrycznych i urazów mózgu. Ich badanie pojawia się w Neuronie.

Naukowcy od dawna wiedzą, że kora nowa integruje tak zwane strumienie informacji sprzężenia zwrotnego i sprzężenia zwrotnego. Dane wyprzedzające są przekazywane przez układy sensoryczne mózgu z peryferii (naszych zmysłów) do obszarów wyższego rzędu kory nowej. Te obszary mózgu wyższego poziomu wysyłają następnie informacje zwrotne w celu udoskonalenia i dostosowania przetwarzania sensorycznego. Ta komunikacja w obie strony pozwala mózgowi zwracać uwagę, zatrzymywać wspomnienia krótkotrwałe i podejmować decyzje.

Prostym przykładem jest sytuacja, gdy chcesz przejść przez ruchliwą ulicę. Są drzewa, ludzie, poruszające się pojazdy, sygnalizacja świetlna, znaki i wiele innych. Kora nowa wyższego poziomu informuje system sensoryczny, na jaką uwagę zasługuje, aby zdecydować, kiedy się przenieść.

Doktor Gyorgy Lur, autor do korespondencji, adiunkt neurobiologii i zachowania, Szkoła Nauk Biologicznych

Interakcja między systemami wyższego i niższego poziomu pozwala nam również zapamiętać, co widziałeś, patrząc w obie strony w celu zebrania informacji. „Gdybyś nie miał tej pamięci krótkotrwałej, po prostu spoglądałbyś tam i z powrotem i nigdy się nie poruszał” – powiedział. „W rzeczywistości, gdyby nasze strumienie wyprzedzające i zwrotne nie współpracowały ze sobą w sposób ciągły, niewiele byśmy robili poza reagowaniem poprzez odruchy”.

Naukowcy nie są pewni, w jaki sposób neurony w mózgu biorą udział w tych złożonych procesach. Lur i jego współpracownicy odkryli, że sygnały wyprzedzające i sprzężenia zwrotnego zbiegają się w poszczególnych neuronach w obszarach ciemieniowych kory nowej. Naukowcy odkryli również, że różne typy neuronów korowych łączą dwa strumienie informacji w znacząco różnych skalach czasowych oraz zidentyfikowali architekturę komórkową i obwodową, która leży u podstaw tych różnic.

„Naukowcy już wiedzieli, że integracja wielu zmysłów poprawia reakcje neuronalne” – powiedziała Lur. „Jeśli tylko coś widzisz lub tylko coś słyszysz, Twój czas reakcji jest wolniejszy niż w przypadku postrzegania tego obydwoma zmysłami jednocześnie. Zidentyfikowaliśmy podstawowe mechanizmy, które to umożliwiają”.

Zauważył, że dane z badania sugerują, że te same zasady obowiązują, gdy jeden strumień informacji ma charakter zmysłowy, a drugi poznawczy.

Zrozumienie tych procesów ma kluczowe znaczenie dla opracowania przyszłych metod leczenia zaburzeń neuropsychiatrycznych, takich jak zaburzenia przetwarzania sensorycznego, schizofrenia i ADHD, a także udarów i innych uszkodzeń kory nowej.

Lur jest członkiem Centrum Neurobiologii Uczenia się i Pamięci, Centrum Mapowania Obwodów Neuronowych i Centrum Badań nad Słuchem na Uniwersytecie Kalifornijskim w Irvine.

Pierwszym autorem artykułu był doktorant Daniel Rindner, który wykonał wszystkie nagrania neuronowe i badania tkanek biologicznych. Doktor Archana Proddutur, badaczka ze stopniem doktora w laboratorium i druga autorka artykułu, przeprowadziła modelowanie obliczeniowe, które doprowadziło do mechanistycznego zrozumienia procesów integrujących strumienie informacji zmysłowych i poznawczych. Jej badania były wspierane przez Fundację Whitehall, Narodowy Instytut Zdrowia Psychicznego, Narodowy Instytut Zaburzeń Neurologicznych i Udaru mózgu oraz Narodowy Instytut Głuchoty i Innych Zaburzeń Komunikacji.

Źródło:

Uniwersytet Kalifornijski w Irvine

Odniesienie:

Rindner, DJ i in. (2022) Specyficzna dla typu komórki integracja synaptycznych sygnałów wejściowych ze sprzężeniem zwrotnym i sprzężeniem zwrotnym w tylnej korze ciemieniowej. Neuron. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

.