Biegowelove.pl

informacje o Polsce. Wybierz tematy, o których chcesz dowiedzieć się więcej

Odkryto mechanizm odpowiedzialny za przekazywanie informacji między różnymi obszarami mózgu

streszczenie: Zwiększenie synchronizacji neuronów w obszarze mózgu, które przekazują informacje, prowadzi do znacznej poprawy przekazywania informacji i przetwarzania informacji w obszarze downstream.

źródło: Uniwersytet Bar Ilan

Na początku XX wieku naukowcy zaczęli rejestrować aktywność mózgu za pomocą elektrod przymocowanych do skóry głowy. Ku swemu zdziwieniu zauważyli, że aktywność mózgu charakteryzuje się powolnymi i szybkimi sygnałami w górę iw dół, które później nazwano „falami mózgowymi”.

Od tego czasu fale mózgowe były intensywnie badane w kontekście ich zaangażowania w przetwarzanie i przekazywanie informacji między różnymi obszarami mózgu. W zdrowym mózgu zmianę intensywności fal obserwuje się w kontekście szerokiego zakresu czynności poznawczych, takich jak pamięć i uczenie się.

Ponadto kilka badań wykazało, że zmiany natężenia i częstotliwości fal wskazują na epilepsję, autyzm lub choroby neurodegeneracyjne, takie jak choroba Parkinsona i Alzheimera. Na przykład choroba Alzheimera charakteryzuje się gwałtownym spadkiem natężenia fali o określonej częstotliwości, podczas gdy padaczka charakteryzuje się ostrym i nieprawidłowym wzrostem natężenia fali o innej częstotliwości.

Obecnie wiadomo, że fale mózgowe wyrażają jednoczesną aktywność dziesiątek tysięcy neuronów (neuronów), więc normalny wzrost natężenia fal wyraża jednoczesną aktywność różnych grup neuronów w celu przekazywania informacji. Ale dlaczego iw jaki sposób te fale przyczyniają się do prawidłowego przekazywania informacji w mózgu?

Nowe badanie przeprowadzone przez doktorantkę Talal Dalal w laboratorium profesora Rafiego Haddada z Interdyscyplinarnego Centrum Badań nad Mózgiem Gonda (Goldschmid) na Uniwersytecie Bar Ilan w Izraelu skupia się na tym fundamentalnym pytaniu.

W badaniu opublikowanym w raporty komórkowe, Naukowcy zmienili poziom synchronizacji w obszarze mózgu, który przekazuje informacje. Następnie zbadali, jak wpłynęło to na przekazywanie informacji i jak rozumiał obszar mózgu, który otrzymał informacje.

Badania koncentrowały się na obszarach mózgu wchodzących w skład układu węchowego, czyli zmysłu węchu, który charakteryzuje się siłą silnych fal mózgowych. Specyficzny typ neuronu w tym obszarze jest odpowiedzialny za tworzenie synchronicznej aktywności fal mózgowych.

READ  Wpływ COVID-19 w ciąży na rozwój narządu słuchu płodu

Aby zwiększyć lub zmniejszyć synchronizację, naukowcy wykorzystali optogenetykę, metodę, która umożliwia włączanie i wyłączanie aktywności neuronowej, podobnie jak przełącznika, poprzez wyświetlanie błysków światła nad mózgiem.

W ten sposób można włączyć lub wyłączyć synchroniczną aktywność neuronów, aby zbadać, jak zmiana synchronicznej aktywności wielu neuronów w jednym regionie wpływa na przekazywanie informacji do następnego regionu, który je odczytuje.

Pierwotny lub „górny” region, którym manipuluje się przez zwiększanie lub zmniejszanie synchronizacji, jest miejscem, w którym pierwotne przetwarzanie zachodzi w układzie węchowym. Stamtąd informacje synchroniczne lub asynchroniczne są przesyłane, w zależności od manipulacji, do wtórnego lub „dolnego” regionu systemu węchowego odpowiedzialnego za przetwarzanie na wyższym poziomie.

Naukowcy odkryli, że zwiększenie synchronizacji neuronów w obszarze mózgu, które przekazują informacje, doprowadziło do znacznej poprawy transmisji i przetwarzania informacji w regionie niższym. Odwrotnie, gdy synchronizacja została zmniejszona, reprezentacja informacji w regionie niższego szczebla uległa pogorszeniu.

Doszło również do nieoczekiwanego odkrycia.

„Byliśmy zaskoczeni, że aktywacja neuronów wywołujących synchronizację spowodowała również niższy poziom ogólnej aktywności w regionie upstream, więc spodziewalibyśmy się mniejszej transmisji informacji do regionu downstream. Ale fakt, że dane wyjściowe z regionu upstream są zsynchronizowane , kompensuje niższą ogólną aktywność, a nawet poprawia transmisję informacji” – wyjaśnia Dalal.

Na tej podstawie naukowcy doszli do wniosku, że synchroniczna aktywność mózgu jest ważna dla przesyłania i przetwarzania informacji. Kiedy tysiące neuronów są zsynchronizowane, informacje są przekazywane w mózgu bardziej solidnie i niezawodnie, w porównaniu z przypadkiem, gdy aktywność jest asynchroniczna, a każdy neuron działa niezależnie, niezależnie od grupy.

Rysunek przedstawiający neurony stymulujące synchronizację (komórki ziarniste) zaznaczone na czerwono, podczas gdy reszta neuronów jest podświetlona na niebiesko. Czerwone neurony mogą być aktywowane tylko przez błyski światła (metoda optogenetyczna). Ta metoda umożliwiła aktywację specyficznej optogenetyki tych neuronów. Źródło: Talal Dalal

Dalal mówi, że można to przyrównać do demonstracji, w której na placu publicznym uczestniczyły dziesiątki tysięcy ludzi, w porównaniu do demonstrantów rozsianych po różnych miejscach. Siła aktywności połączonej i synchronicznej jest ogromna w porównaniu z niezależną aktywnością asynchroniczną.

READ  Zwyczaje żywieniowe Drogi Mlecznej rzucają światło na ciemną materię

To odkrycie może wyjaśniać, dlaczego zmniejszona aktywność synchroniczna, wyrażająca się zmniejszeniem intensywności fal mózgowych, może prowadzić do upośledzenia funkcji poznawczych w chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera.

„Do tej pory badania wykazały związek między niską synchronizacją a chorobą neurodegeneracyjną, ale nie wyjaśniono, dlaczego i jak to się dzieje” – mówi Dalal.

„W naszym badaniu wykazaliśmy, w jaki sposób synchronizacja przyczynia się do przekazywania i przetwarzania informacji w mózgu i może dlatego w końcu obserwujemy upośledzenie funkcji poznawczych u pacjentów”.

Zobacz też

To pokazuje kobietę wąchającą kwiat

Badanie prowadzone przez Dalal i profesora Haddada oferuje nowe możliwości leczenia chorób neurodegeneracyjnych. Nieprawidłowa aktywność mózgu mogłaby potencjalnie zostać skorygowana w przyszłości poprzez specyficzną stymulację pewnych neuronów, taką jak błyski światła używane do manipulacji w tym badaniu, aby przywrócić synchronizację do pożądanego poziomu normalnej aktywności mózgu.

Informacje o przetwarzaniu informacji wyszukiwanie wiadomości

autor: Ilana Oberlander
źródło: Uniwersytet Bar Ilan
Kontakt: Ilana Oberlander – Uniwersytet Bar Ilan
zdjęcie: Zdjęcie jest przypisywane Talal

oryginalne wyszukiwanie: otwarty dostęp.
Synchronizacja pierwotna usprawnia przetwarzanie zapachów w dalszych neuronachNapisane przez Tal Dalal i in. raporty komórkowe


podsumowanie

Synchronizacja pierwotna usprawnia przetwarzanie zapachów w dalszych neuronach

Przegląd najważniejszych wydarzeń

  • Zmodyfikowane działania GC oddzielają MTC wywołane przez zapach od szybkości uwalniania
  • Zwiększona synchronizacja MTC poprawia reakcje zapachowe na PC pomimo zmniejszonych wysokości MTC
  • Zmniejszona synchronizacja γ degraduje reakcje zapachowe PC
  • Interakcje GC-MTC są wystarczające i wymagane do poprawy reakcji zapachu PC

streszczenie

Aktywność oscylacyjna γ jest wszechobecna we wszystkich obszarach mózgu. Kilka badań sugeruje, że synchronizacja prawdopodobnie poprawia transmisję informacji sensorycznych. Jednak nadal brakuje bezpośrednich dowodów przyczynowych.

Tutaj testujemy tę hipotezę w mysim układzie węchowym, w którym lokalne GABAergiczne komórki ziarniste (GC) w postaci wieńcowej opuszki węchowej/uszypułowanej komórki (MTC) pobudzające wydzielanie z opuszki węchowej. Poprzez optyczną modulację aktywności GC z powodzeniem oddzielamy synchronizację MTC od szybkości uwalniania.

READ  NASA ostrzega, że ​​księżyc będzie się chwiał, powodując poważne powodzie w brytyjskich wiadomościach z lat 30. XX wieku30

Rejestrowanie odpowiedzi zapachowych w dalszych neuronach kory gruszkowatej pokazuje, że zwiększona synchronizacja MTC zwiększa tempo uwalniania zapachu wywołanego przez korę, zmniejsza zmienność odpowiedzi i poprawia reprezentację grup zapachowych.

Zyski te występują pomimo niższej szybkości wypalania MTC. Co więcej, zmniejszenie synchronizacji γ MTC bez zmiany szybkości uwalniania MTC, poprzez tłumienie aktywności GC, degraduje wywołane zapachem odpowiedzi kory gruszkowatej.

Wyniki te dostarczają przyczynowych dowodów na to, że zwiększona synchronizacja γ poprawia przekazywanie informacji czuciowych między dwoma obszarami mózgu.