Študija navidezne resničnosti miši daje nove namige na spomin

Nova raziskovalna metoda, ki vključuje navidezno resničnost in slikanje možganov, se uporablja za učenje, kako možgani tvorijo kratkoročne spomine, ki se uporabljajo pri odločanju.

Raziskovalci univerze Princeton so preučevali podgane, ko so se pogajale o virtualnem labirintu. Z sledenjem možganske aktivnosti miši so odkrili zaporedne vzorce nevronske aktivnosti, ko imajo možgani spomin.

Prejšnje raziskave so se osredotočale na idejo, da populacije nevronov v spominskem obdobju streli skupaj s podobnimi vzorci.

Ugotovitve osvetljujejo, kaj se zgodi v možganih med "delovnim spominom", ko um shrani informacije za kratek čas, preden nanje deluje ali jih integrira z drugimi informacijami.

Delovni spomin je osrednja sestavina razmišljanja, razumevanja in učenja. Nekatere možganske motnje, kot je shizofrenija, naj bi vključevale pomanjkanje delovnega spomina.

»Študije, kot je ta, so namenjene razumevanju osnovnih načel živčne aktivnosti med delovnim spominom v normalnih možganih. Delo pa lahko v prihodnosti pomaga raziskovalcem pri razumevanju, kako se lahko spremeni aktivnost pri možganskih motnjah, ki vključujejo pomanjkanje delovnega spomina, «je povedal raziskovalec David Tank, dr.

V študiji so vzorci zaporednega streljanja nevronov ustrezali temu, ali se bo miška med iskanjem nagrade nagradila v labirintu. Različni vzorci ustrezajo različnim odločitvam miši, so ugotovili raziskovalci s Princetona.

Zaporedni vzorci streljanja nevronov so obsegali približno 10-sekundno obdobje, ko je miška oblikovala spomin, ga shranila in sprejela odločitev, v katero smer se bo obrnila. V tem obdobju so opazili, da so se posamezne podskupine nevronov sprožile zaporedoma.

Raziskovalci pravijo, da so ugotovitve v nasprotju z mnogimi obstoječimi modeli, kako možgani shranjujejo spomine in sprejemajo odločitve.

Edinstvenost zaporedja levega in desnega zavoja je pomenila, da so poskusi slikanja možganov raziskovalcem v bistvu omogočili preprosto obliko "branja misli". S slikanjem in preučevanjem možganske aktivnosti v začetku miške po labirintu so raziskovalci lahko identificirali zaporedje nevronske aktivnosti, ki se proizvaja, in zanesljivo lahko napovedo, v katero smer se bo miška obrnila nekaj sekund, preden se je zavoj dejansko začel.

Zaporedja živčne aktivnosti, odkrita v novi študiji, potekajo v delu možganov, imenovanem zadnja parietalna skorja. Prejšnje študije pri opicah in ljudeh kažejo, da je zadnja parietalna skorja del možganov, ki je pomemben za načrtovanje gibanja, prostorsko pozornost in odločanje.

Nova študija je prva, ki jo analizira v miški. "Upamo, da bomo z uporabo miške kot našega modelnega sistema lahko uporabili močne genetske pristope za razumevanje mehanizmov zapletenih kognitivnih procesov," je povedal soavtor Christopher Harvey, dr.

Edinstven vidik te študije je bila uporaba navidezne resničnosti za ustvarjanje labirinta in ne tradicionalnega fizičnega labirinta. Ta pristop se v laboratoriju Tank razvija zadnjih nekaj let.

Miši so hodile in tekle po površini kroglaste tekalne steze, medtem ko je njihova glava ostala v mirujočem prostoru, kar je idealno za slikanje možganov. Računalniško ustvarjeni pogledi na navidezna okolja so bili projicirani na širokokotni zaslon, ki obdaja tekalno stezo. Gibanje krogle, ki jo je povzročila hoja in obračanje miške, so zaznali optični senzorji na ekvatorju krogle in uporabili za spreminjanje vizualnega zaslona, ​​da simulira gibanje skozi navidezno okolje.

Za slikanje možganov so raziskovalci uporabili optični mikroskop, ki je z infrardečo lasersko svetlobo gledal globoko pod površino, da bi vizualiziral populacijo nevronov in zabeležil njihovo streljanje.

Sistem navidezne resničnosti je v kombinaciji s slikovnim sistemom in kalcijevim senzorjem raziskovalcem omogočil, da so v delujočih možganih sprožili populacije posameznih nevronov. "Kot da odpiramo računalnik in gledamo noter vse signale, da ugotovimo, kako deluje," je dejal Tank.

Preiskovalci priznavajo, da so študije populacij posameznih nevronov, imenovane meritve celične ločljivosti, zahtevne, ker možgani vsebujejo milijarde nevronov, ki so tesno združene.

Instrumentacija, ki jo je razvil laboratorij Tank, je ena redkih, ki lahko zabeleži sprožanje skupin posameznih nevronov v možganih, ko je subjekt buden. Večina študij možganske funkcije pri ljudeh vključuje preučevanje dejavnosti v celotnih predelih možganov z uporabo orodja, kot je slikanje z magnetno resonanco (MRI), ki skupaj povpreči aktivnost tisočih nevronov.

"Podatki povsem jasno razkrivajo, da vsaj neka oblika kratkoročnega spomina temelji na zaporedju nevronov, ki prenašajo informacije od enega do drugega, nekakšna" brigada nevronskih žlic "," je povedal Christof Koch, nevroznanstvenik, ki je bil ni vključena v študijo.

Študija je bila objavljena na spletu v reviji Narava.

Vir: Univerza Princeton