Nevroznanstveniki UCI odkrivajo mehanizme, ki so v ozadju delovanja možganov na visoki ravni

Nevroznanstveniki UCI odkrivajo mehanizme, ki so v ozadju delovanja možganov na visoki ravni

Naša sposobnost razmišljanja, odločanja, pomnjenja aktualnih dogodkov in več prihaja iz neokorteksa naših možganov. Zdaj so nevroznanstveniki na kalifornijski univerzi Irvine odkrili ključne vidike mehanizmov, ki stojijo za temi funkcijami. Njihove ugotovitve bi lahko na koncu pomagale izboljšati zdravljenje nekaterih nevropsihiatričnih motenj in možganskih poškodb. Njihova študija je objavljena v Neuronu.

Znanstveniki že dolgo vedo, da neokorteks združuje tako imenovane tokove informacij naprej in povratne informacije. Napredne podatke prenašajo senzorični sistemi možganov z obrobja (naših čutil) v področja neokorteksa višjega reda. Te možganske regije na visoki ravni nato pošljejo povratne informacije za izboljšanje in prilagoditev senzorične obdelave. Ta komunikacija naprej in nazaj omogoča možganom, da so pozorni, obdržijo kratkoročne spomine in sprejemajo odločitve.

Preprost primer je, ko želite prečkati prometno ulico. Obstajajo drevesa, ljudje, premikajoča se vozila, semaforji, znaki in drugo. Vaš neokorteks na višji ravni pove vašemu senzoričnemu sistemu, kakšno pozornost si zasluži, da se odloči, kdaj se premakniti.«

Gyorgy Lur, dr., dopisni avtor, docent za nevrobiologijo in vedenje, Fakulteta za biološke znanosti

Interakcija med sistemi višje in nižje ravni nam prav tako omogoča, da si zapomnimo, kaj ste videli, ko ste pogledali v obe smeri, da bi zbrali informacije. "Če ne bi imeli tega kratkoročnega spomina, bi samo gledali naprej in nazaj in se nikoli ne bi premaknili," je dejal. "Pravzaprav, če naši tokovi posredovanja in povratnih informacij ne bi nenehno delovali skupaj, bi storili zelo malo, razen reagiranja z refleksi."

Znanstveniki niso prepričani, kako so nevroni v možganih vključeni v te zapletene procese. Lur in njegovi kolegi so odkrili, da se signali za naprej in povratne informacije konvergirajo na posameznih nevronih v parietalnih regijah neokorteksa. Raziskovalci so tudi ugotovili, da različne vrste kortikalnih nevronov združujejo dva toka informacij na bistveno različnih časovnih skalah, in identificirali celično in vezno arhitekturo, ki podpira te razlike.

"Znanstveniki so že vedeli, da povezovanje več čutil izboljša nevronske odzive," je dejal Lur. "Če nekaj samo vidite ali samo slišite, je vaš reakcijski čas počasnejši, kot če to zaznavate z obema čutiloma hkrati. Identificirali smo osnovne mehanizme, ki to omogočajo."

Opozoril je, da podatki študije kažejo, da enaka načela veljajo, ko je en tok informacij senzorični, drugi pa kognitivni.

Razumevanje teh procesov je ključnega pomena za razvoj prihodnjih zdravljenj nevropsihiatričnih motenj, kot so motnje senzorične obdelave, shizofrenija in ADHD, pa tudi za možganske kapi in druge poškodbe neokorteksa.

Lur je sodelavec Centra za nevrobiologijo učenja in spomina, Centra za preslikavo nevronskih vezij in Centra za raziskave sluha pri UC Irvine.

Kandidat za doktorat Daniel Rindner, ki je opravil vse nevronske posnetke in delo z biološkimi tkivi, je bil prvi avtor prispevka. Archana Proddutur, Ph.D., podoktorska raziskovalka v laboratoriju in druga avtorica prispevka, je izvedla računalniško modeliranje, ki je vodilo do mehanističnega razumevanja procesov, ki združujejo senzorične in kognitivne informacijske tokove. Njeno raziskavo so podprli Fundacija Whitehall, Nacionalni inštitut za duševno zdravje, Nacionalni inštitut za nevrološke motnje in možgansko kap ter Nacionalni inštitut za gluhost in druge komunikacijske motnje.

Vir:

Univerza v Kaliforniji, Irvine

Referenca:

Rindner, DJ, et al. (2022) Vrsta celice specifična integracija sinaptičnih posredovanih in povratnih vnosov v posteriornem parietalnem korteksu. Nevron. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

.