В новом исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые из Фрайбургского университета (University of Freiburg) обнаружили, что таламус кодирует прошлые переживания в неокортексе.
Актуальность вопроса
Мозг кодирует информацию, собранную нашими органами чувств. Однако для того, чтобы воспринимать и взаимодействовать с окружающей средой, эти сенсорные сигналы должны интерпретироваться в контексте прошлого опыта, хранящегося в мозге, и текущих целей индивида. В новом исследовании ученые определили ключевой источник этой зависимой от опыта так называемой нисходящей информации.
Неокортекс – самая большая и мощная область человеческого мозга. Все его важные когнитивные функции становятся возможными благодаря конвергенции двух различных потоков информации: “восходящего” потока, который представляет собой сигналы из окружающей среды, и “нисходящего” потока, который передает внутренне генерируемую информацию о прошлом опыте и текущих целях. Вопрос о том, как и где именно обрабатывается эта внутренне генерируемая информация, по-прежнему остается в значительной степени неисследованным. Это побудило ученых искать источники этих нисходящих сигналов. Ученым удалось идентифицировать область таламуса как ключевую область – кандидата для получения внутренней информации.
Результаты научной работы
Основываясь на этом, ученые разработали стратегию измерения реакций отдельных таламических синапсов в неокортексе мыши до и после парадигмы обучения.
В то время как нейтральные стимулы без релевантности кодировались небольшими и преходящими реакциями в этом пути, обучение сильно увеличивало их активность и делало сигналы как более быстрыми, так и более устойчивыми с течением времени. Авторы исследования сравнили силу приобретенной памяти с изменением таламической активности. Исследователи выявили сильную положительную корреляцию, указывающую на то, что входы из таламуса заметно кодируют усвоенную поведенческую значимость стимулов.
В дальнейших экспериментах исследователи обнаружили ранее неизвестный механизм, который может точно регулировать эту информацию. Ученые определили специализированный тип нейронов в самом внешнем слое неокортекса, который динамически управляет потоком этих сигналов сверху вниз. Это подтверждает предположение ученых о том, что проекции таламуса на сенсорный неокортекс выступают в качестве ключевого источника информации о предыдущих опытах, связанных с сенсорными стимулами. Такие сигналы сверху вниз нарушаются при ряде расстройств мозга, таких как аутизм и шизофрения.
Результаты исследования также позволят глубже понять дезадаптивные изменения, лежащие в основе этих тяжелых состояний.
Авторы другого исследования обнаружили, что визуализация зрачка поможет выявить сотрясения мозга у спортсменов-подростков.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
