Как наш мозг переводит сигналы миллионов нейронов в осмысленное восприятие нашей окружающей среды и помогает управлять нашим поведением? Попытка ответить на этот вопрос - непростая задача, но понимание связи между импульсными нейронами и нашим поведением не только даст представление о человеческом мозге, но и станет ключом к разработке новых и инновационных нейропротезных устройств.
Новое исследование, опубликованное в Journal of Neuroscience 11 сентября 2020 года, раскрыло один маленький кусочек этой головоломки. Изучая зрительное восприятие у мышей, исследователи из Чикагского университета обнаружили, что когда нейрональные импульсы в первичной зрительной коре были усилены с помощью оптогенетической стимуляции , у мышей была улучшена способность обнаруживать изменения контраста во время задачи зрительного восприятия. Подавление пиков имело противоположный эффект. Эти результаты обеспечивают новое понимание некоторых основных правил того, как мозг обрабатывает и интерпретирует информацию, полученную от активности нейронов .
Этот проект был вдохновлен прошлыми исследованиями, посвященными изучению роли тормозных интернейронов в первичной зрительной коре (V1) во время задачи визуального восприятия. Исследователи использовали метод, называемый оптогенетикой, который использует крошечные светодиоды и генетически закодированные светочувствительные белки для активации определенных групп нейронов в мозге, позволяя им напрямую активировать интернейроны для определения их влияния на поведение.
Стимуляция тормозных интернейронов приводит к снижению скорости возбуждения кортикальных пирамидных нейронов, клеток, которые имеют решающее значение для получения и передачи сенсорной информации. На ранних стадиях корковой визуальной обработки эти нейроны кодируют очень основную визуальную информацию, такую как ориентация и цвет. При стимуляции этих тормозных интернейронов исследователи обнаружили, что скорость активации пирамидных нейронов снизилась, как и ожидалось, но были удивлены, заметив, что, несмотря на несколько дней и даже недель выполнения одного и того же теста, мыши никогда не могли использовать снижение активности пирамидных клеток. чтобы помочь им выполнить визуальную задачу.
«Это было действительно поразительное наблюдение», - сказал первый автор Джексон Коун, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Маунселла в Калифорнийском университете в Чикаго. «По какой-то причине мыши не могли научиться использовать этот тормозящий сигнал, что свидетельствует о незаметном снижении активности коры головного мозга. Если мы будем думать о мозге как о машине, оптимальная машина будет использовать как возбуждающие, так и тормозящие сигналы для понимания окружающей среды, кодирование информации в обоих направлениях. Наши данные свидетельствуют о том, что, когда вы уменьшаете активность в коре головного мозга, все, что считывает эту информацию ниже по потоку, не может обнаружить изменение. Но почему мозг игнорирует сигнал, который может быть полезен? "
