Tai, ką matome, yra ne tik nervinis šviesos modelio vaizdas akyje, bet ir šio vaizdo interpretacija, prie kurios prisideda mūsų poreikiai ir lūkesčiai. Šiuos veiksnius formuoja ankstesnė patirtis ir jie taip pat priklauso nuo vidinių būsenų, tokių kaip mūsų elgsenos aktyvumas ir mūsų budrumas ar dėmesingumas – dažnai bendrai vadinami „susijaudinimu“.
Naujame tyrime, neseniai paskelbtame žurnale PLOS biologijamokslininkai iš LMU, Freiburgo universiteto ir Bernsteino kompiuterinės neurologijos centro išanalizavo nervinį aktyvumą regos talamuose.
Tai smegenų sritis, kuri per regos nervą gauna vaizdo signalus tiesiai iš akies, prieš juos apdorodama ir perduodama. Tiksliau, jie ištyrė talaminį nugaros šoninį geniculate branduolį (dLGN), pagrindinę regos signalų sąsają iš tinklainės į regos žievę.
„Jau seniai žinoma, kad dLGN neuronai, kaip ir kitų talaminių branduolių neuronai, pasižymi ryškiais veiklos modeliais, susijusiais su susijaudinimu“, – aiškina LMU profesorė Laura Busse, tyrimo vadovė ir netrukus tapsianti pagrindine tyrėja. „SyNergy“ kompetencijos klasteris.
Visų pirma buvo aprašyti du nuo būsenos priklausantys šaudymo režimai: sprogdinimas, kuris paprastai atsiranda esant žemo susijaudinimo ir elgesio neveiklumo būsenoms; ir tonizuojantis šaudymas, kuris stebimas budrumo būsenose.
„Tai paskatino hipotezę, kad talaminiai branduoliai naudoja sprogimo ir tonizuojančius šaudymo režimus, kad dinamiškai valdytų arba modifikuotų informacijos srautą į žievės sritis ir tarp jų, atsižvelgiant į gyvūno susijaudinimo būseną.”
Tačiau šis pasiūlymas dar nebuvo eksperimentiškai patikrintas. „Neuroniniai mechanizmai, kuriais susijaudinimas įtakoja vaizdinės informacijos apdorojimą, iš esmės nepaaiškinami.”
Naujajame tyrime Busse'o komanda tiesiogiai palygino talamuose išmatuotą aktyvumą su susijaudinimo laipsniu. „Jaudulys atsispindi žinduolių vyzdžio skersmenyje, didesni vyzdžiai rodo susijaudinimo būseną“, – aiškina neurobiologė.
Tokiu būdu galime daryti išvadas apie gyvūno susijaudinimo būseną iš vyzdžių dydžio pokyčių. Susietas talaminio ir mokinio veiklos tyrimas padėjo Busse komandai gauti aiškią perspektyvą apie ryšį tarp talaminio aktyvumo ir susijaudinimo laipsnio.
„Mes atradome, kad tam tikrose vyzdžių išsiplėtimo ir susiaurėjimo fazėse atsiranda skirtingų nervų aktyvacijos modelių“, – sako profesorius Christianas Leiboldas iš Freiburgo universiteto ir Bernsteino kompiuterinės neurologijos centro, vienas iš vyresniųjų tyrimo autorių.
„Elektrinis aktyvumas regėjimo talamuose yra susietas su vyzdžio dinamika per laikotarpį nuo sekundžių iki kelių minučių.” Šis nervinės veiklos modelių moduliavimas susijaudinimo metu buvo tvirtas: jis nepriklausė nuo kitų veiksnių, pvz., nuo to, ką gyvūnas matė, ar jis judėjo, sėdėjo ramiai ar judina akis.
„Todėl mūsų tyrimai rodo, kad pagrindinė vizualinė informacija skirtingomis susijaudinimo fazėmis perduodama naudojant diferencinį kodavimą į „aukštesnes“ smegenų sritis, tokias kaip regos žievė“, – sako neurobiologas Busse'as. Tai suteikia pirmąjį mechaninį paaiškinimą, kaip regos suvokimą gali paveikti susijaudinimo būsenos pokyčiai.
„Mūsų rezultatai patvirtina hipotezę, kad nuo susijaudinimo priklausomas moduliavimas nėra atskiras procesas, o tikriausiai pokyčių, vykstančių įvairiais laiko tarpais, sąveika.