Neurovedci z UCI objavujú základné mechanizmy za prácou mozgu na vysokej úrovni

Neurovedci z UCI objavujú základné mechanizmy za prácou mozgu na vysokej úrovni

Naša schopnosť myslieť, rozhodovať sa, pamätať si aktuálne udalosti a mnoho iného pochádza z neokortexu nášho mozgu. Teraz neurovedci z Kalifornskej univerzity v Irvine objavili kľúčové aspekty mechanizmov za týmito funkciami. Ich zistenia by v konečnom dôsledku mohli pomôcť zlepšiť liečbu niektorých neuropsychiatrických porúch a poranení mozgu. Ich štúdia sa objavuje v Neuron.

Vedci už dlho vedia, že neokortex integruje takzvané dopredné a spätné informačné toky. Dopredné údaje sú prenášané zmyslovými systémami mozgu z periférie (naše zmysly) do oblastí neokortexu vyššieho rádu. Tieto oblasti mozgu na vysokej úrovni potom odosielajú informácie spätnej väzby na spresnenie a úpravu zmyslového spracovania. Táto komunikácia tam a späť umožňuje mozgu venovať pozornosť, uchovávať si krátkodobé spomienky a robiť rozhodnutia.

Jednoduchý príklad je, keď chcete prejsť cez rušnú ulicu. Sú tam stromy, ľudia, pohybujúce sa vozidlá, semafory, značky a iné. Váš neokortex vyššej úrovne hovorí vášmu zmyslovému systému, akú pozornosť si zaslúži, aby ste sa rozhodli, kedy sa premiestniť.“

Gyorgy Lur, Ph.D., korešpondujúci autor, odborný asistent neurobiológie a správania, School of Biological Sciences

Interakcia medzi systémami vyššej a nižšej úrovne nám tiež umožňuje zapamätať si, čo ste videli, keď ste sa pozreli oboma smermi, aby ste zhromaždili informácie. "Keby ste nemali takú krátkodobú pamäť, stále by ste sa obzerali tam a späť a nikdy by ste sa nepohli," povedal. "V skutočnosti, ak by naše dopredné a spätné toky neustále nespolupracovali, urobili by sme veľmi málo okrem toho, že by sme reagovali prostredníctvom reflexov."

Vedci si neboli istí, ako sa neuróny v mozgu podieľajú na týchto zložitých procesoch. Lur a jeho kolegovia zistili, že dopredné a spätné signály sa zbiehajú na jednotlivých neurónoch v parietálnych oblastiach neokortexu. Výskumníci tiež zistili, že rôzne typy kortikálnych neurónov spájajú dva prúdy informácií vo výrazne odlišných časových mierkach a identifikovali bunkovú a obvodovú architektúru, ktorá podporuje tieto rozdiely.

"Vedci už vedeli, že integrácia viacerých zmyslov zlepšuje nervové reakcie," povedal Lur. "Ak niečo len vidíte alebo len počujete, váš reakčný čas je pomalší, ako keď to vnímate oboma zmyslami súčasne. Identifikovali sme základné mechanizmy, ktoré to umožňujú."

Poznamenal, že údaje zo štúdie naznačujú, že rovnaké princípy platia, keď je jeden prúd informácií zmyslový a druhý kognitívny.

Pochopenie týchto procesov je rozhodujúce pre vývoj budúcej liečby neuropsychiatrických porúch, ako sú poruchy zmyslového spracovania, schizofrénia a ADHD, ako aj mŕtvice a iné poranenia neokortexu.

Lur je členom Centra pre neurobiológiu učenia a pamäte, Centra pre mapovanie nervových obvodov a Centra pre výskum sluchu na UC Irvine.

Kandidát na doktorandské štúdium Daniel Rindner, ktorý vykonal všetky neurónové záznamy a prácu s biologickým tkanivom, slúžil ako prvý autor článku. Archana Proddutur, Ph.D., postdoktorandský výskumník v laboratóriu a druhý autor článku, vykonal výpočtové modelovanie, ktoré viedlo k mechanickému pochopeniu procesov, ktoré integrujú zmyslové a kognitívne informačné toky. Jej výskum podporili Whitehall Foundation, Národný inštitút duševného zdravia, Národný inštitút neurologických porúch a mŕtvice a Národný inštitút pre hluchotu a iné poruchy komunikácie.

Zdroj:

Kalifornská univerzita, Irvine

Referencia:

Rindner, DJ a spol. (2022) špecifická integrácia synaptickej doprednej a spätnej väzby v zadnom parietálnom kortexe. Neuron. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

.