Girdite telefono skambėjimą arba šuns lojimą. Ar tai tavo, ar kas nors kitas’s? Naktį girdite žingsnius – ar tai jūsų vaikas, ar įsibrovėlis? Draugas ar priešas? Nuo jūsų priimto sprendimo priklausys, kokių veiksmų imsitės toliau. Champalimaud fondo tyrėjai atskleidė, kas tokiomis akimirkomis gali vykti mūsų smegenyse, ir priartino mus prie paslapties, kaip smegenys suvokimą paverčia veiksmais.
Kiekvieną dieną, negalvodami, priimame daugybę sprendimų, pagrįstų garsais. Bet kas tiksliai vyksta smegenyse tokiais atvejais? Naujas Renart Lab tyrimas, paskelbtas m Dabartinė biologija, pasižiūri po gaubtu. Jų išvados pagilina mūsų supratimą apie tai, kaip jutiminė informacija ir elgesio pasirinkimai yra susipynę žievėje – smegenyse.’s išorinis sluoksnis, formuojantis mūsų sąmoningą pasaulio suvokimą.
Žievė yra padalinta į sritis, kurios atlieka skirtingas funkcijas: jutimo sritys apdoroja informaciją iš mūsų aplinkos, o motorinės sritys valdo mūsų veiksmus. Keista, bet su būsimais veiksmais susijusių signalų, kuriuos galima tikėtis rasti tik motorinėse srityse, atsiranda ir jutiminėse.
Ką veikia su judėjimu susiję signalai regionuose, skirtuose sensoriniam apdorojimui? Kada ir kur atsiranda šie signalai? Išnagrinėjus šiuos klausimus būtų galima išsiaiškinti šių gluminančių signalų kilmę ir vaidmenį bei jų veikimo būdą.’t – vairuoti sprendimus.
Kitoks požiūris
Tyrėjai išsprendė šias užklausas, sukurdami užduotį pelėms. Postdoc Raphael Steinfeld, tyrimas’Pagrindinis autorius sako: „Norėdami išsiaiškinti, kokius signalus, susijusius su būsimais veiksmais, gali daryti jutimo srityse, gerai apgalvojome, kokią užduotį turės atlikti pelės.
„Ankstesni tyrimai dažnai rėmėsi ‘Go-NoGo’ užduotys, kai gyvūnai praneša apie savo pasirinkimą atlikdami veiksmą arba nejudėdami, priklausomai nuo stimulo tapatybės. Tačiau ši sąranka sumaišo signalus, susijusius su konkrečiais judesiais, su signalais, susijusiais tik su judėjimu apskritai. Norėdami atskirti konkrečių veiksmų signalus, mes išmokėme peles pasirinkti vieną iš dviejų veiksmų. Jie turėjo nuspręsti, ar garsas yra aukštas ar žemas, palyginti su nustatyta riba, ir pranešti apie savo sprendimą laižydami vieną iš dviejų snapelių, į kairę arba į dešinę.
Tačiau šito nebuvo’t pakankamai. „Pelės greitai išmoksta šią užduotį, dažnai reaguoja iš karto, kai tik išgirsta garsą“, – tęsia Steinfeldas.
„Siekdami atskirti su garsu susijusį smegenų aktyvumą nuo to, kuris susijęs su atsaku, įvedėme kritinį pusės sekundės delsą. Per šį intervalą pelės turėjo susilaikyti nuo sprendimo. Svarbiausia, kad šis delsimas leido laikinai atskirti smegenų veiklą, susijusią su stimulą, susijusį su pasirinkimu, ir stebėkite, kaip su judesiu susiję nerviniai signalai laikui bėgant atsiskleidė iš pradinės jutimo įvesties.
„Siekiant išskaidyti nervinius dirgiklio ir pasirinkimo vaizdus, taip pat buvo svarbu suplanuoti eksperimentą, kuris būtų pakankamai sudėtingas, kad pelės galėtų klysti. 100 % sėkmės rodiklis panaikintų skirtumą tarp stimulo ir pasirinkimo, nes kiekvienas dirgiklis visada sukeltų tą patį Sukurdami klaidų galimybę, galėtume atskirti neuroninį garso kodavimą nuo priimtų sprendimų.
Pavyzdžiui, tais atvejais, kai pelės girdėjo tą patį toną, bet priėmė skirtingus sprendimus (teisingus ar neteisingus), jos galėjo ištirti, ar neuronas’s veikla tarp dviejų veiksmų skyrėsi. Jei taip, tai reikštų, kad neuronas užkodavo informaciją apie pasirinkimą.
Gilūs ryšiai
Po šešių mėnesių kruopštaus mokymo tyrėjai pagaliau galėjo pradėti registruoti pelių nervų veiklą, kai jos atliko užduotį. Jie sutelkė dėmesį į klausos žievę, žievės dalį, atsakingą už tai, ką girdime, ir kuri, kaip jie jau parodė, reikalinga užduočiai atlikti.
„Pelių ir žmonių žievė susideda iš šešių sluoksnių, kurių kiekvienas turi specializuotas funkcijas ir skirtingus ryšius su kitais smegenų regionais”, – aiškina Alfonso Renart, pagrindinis tyrėjas ir tyrimo.’vyresnysis autorius.
„Atsižvelgiant į tai, kad tam tikri sluoksniai paprastai gauna jutiminę informaciją iš smegenų regionų, o kiti siunčia įvestis į motorinius centrus, mes tuo pačiu metu užfiksavome veiklą klausos žievės sluoksniuose – pirmą kartą atlikdami tokią užduotį kaip mūsų, kurios metu jutimo ir motoriniai signalai galėtų būti švariai atskirtam“.
„Mes nustatėme, kad su jutimu ir pasirinkimu susiję signalai rodė skirtingus erdvinius ir laiko modelius“, – tęsia Renartas.
„Signalai, susiję su garso aptikimu, atsirado greitai, bet greitai išnyko ir išnyko maždaug po 400 milisekundžių po to, kai buvo paskelbtas garsas, ir buvo plačiai paskirstyti visuose žievės sluoksniuose. Priešingai, su pasirinkimu susiję signalai, rodantys pelės judesį, atsirado vėliau, prieš įvykdant sprendimą, ir buvo susitelkę žievėje’s gilesnius sluoksnius“.
Tačiau, nepaisant laiko atskyrimo tarp stimulo ir pasirinkimo veiklos, tolesnė analizė atskleidė intriguojantį ryšį: neuronai, kurie reagavo į konkretų garso dažnį, taip pat buvo aktyvesni su tais garsais susijusiems veiksmams.
Kaip paaiškina Steinfeld: „Pavyzdžiui, neuronas, reaguojantis į aukštus dažnius, gali labiau suaktyvėti, kai vienoje pelėje laižoma į dešinę, o kitoje – į kairę, priklausomai nuo to, kaip kiekvienas buvo treniruotas, nes pakeitėme garso veiksmo atsitiktinumą. Šis kintamumas skirtingi gyvūnai rodo, kad veikla yra’t tvirtai sujungtas, bet prisitaiko per patirtį. Šie neuronai išmoksta padidinti savo aktyvumą bet kokiam veiksmui, kuris yra tinkamas, atsižvelgiant į jų pageidaujamą garso dažnį.
Pasirinkimo signalų kilmė ir vaidmuo
Taigi, kokia gali būti šių pasirinkimo signalų klausos žievėje kilmė? „Įdomu, – pažymi Renartas, – ankstyvieji jutimo signalai klausos žievėje nepasiduoda’neatrodo, kad nuspėtų pelių’s galutinis pasirinkimas, o pasirinkimo signalai išryškėja žymiai vėliau.
„Tai rodo, kad jutimo signalai klausos žievėje neveikia’t tiesiogiai sukelti pelių’s veiksmus ir kad mūsų stebimi pasirinkimo signalai greičiausiai yra apskaičiuojami kitur aukštesniuose smegenų regionuose, dalyvaujančiuose planuojant ar vykdant judesius, kurie vėliau siunčia atsiliepimus į klausos žievę.
Bet jei šie judėjimo signalai neduoda’t diktuoti veiksmus, kokį vaidmenį jie galėtų atlikti? Galbūt jie daugiausia naudojami informacijai integruoti ir perduoti. Pavyzdžiui, šie signalai gali pakoreguoti smegenis’s suvokimas, kad būtų suderintas su besiskleidžiančiu sprendimu, didinant to, ką mes suvokiame, stabilumą. Arba jie galėtų paruošti smegenis laukiamiems jutiminiams veiksmų rezultatams, pvz., judėjimo keliamam triukšmui, užtikrinant, kad mūsų jutimo patirtis atitiktų mūsų judesius.
Tačiau šios hipotezės dar turi būti patikrintos. „Galima stebėtis, ar klausos žievės jutimo signalai neveikia’t tiesiogiai informuoja apie pasirinkimus, o pasirinkimo signalai, kuriuos mes stebime, yra’t iš tikrųjų ji gamina, tai kokia tiksliai yra klausos žievės paskirtis?“ – svarsto Renartas.
„Galėtume spėlioti, kad klausos žievė labiau rūpinasi sąmoningos garso patirties kūrimu, o ne sensorine-motorine transformacija, bet’tai istorija kitai dienai“.
Vis dėlto negalima atmesti priežastinio vaidmens, ypač todėl, kad gilesni klausos žievės sluoksniai perduoda informaciją į užpakalinį striaumą, smegenų dalį.’s įpročių ir judesių valdymo centras.
Ateities tyrimais bus siekiama tiksliai nustatyti šių judėjimo signalų kilmę ir tai, ar jie iš tiesų yra elgesio priežastiniai. Kol kas prie galvosūkio galime pridėti dar vieną gabalėlį, kaip smegenys suvokimą paverčia veiksmu, ir vidinius mechanizmus, kurie veikia, kai kitą kartą naktį išgirsite žingsnius.
Teikia Champalimaud centras nežinomiesiems