Redundantní modulární síť podporuje správnou mozkovou komunikaci

mozek

Vyvolejte telefonní číslo nebo pokyny, které jste právě přednesli, a váš mozek bude aktivně komunikovat v mnoha regionech. Předpokládá se, že pracovní paměť závisí na interakcích mezi těmito oblastmi, ale to, jak tyto oblasti mozku interagují a správně představují paměť, zůstalo záhadou.

Na Baylor College of Medicine Dr. Nuo Li, odborný asistent neurovědy a McNair Scholar, a jeho kolegové zkoumali povahu komunikace mezi oblastmi mozku zapojenými do pracovní paměti a našli důkazy, že modulární síťová organizace je pro trvalou neurální aktivitu zásadní .

Jak oblasti mozku komunikují

Li a jeho kolegové byli schopni vidět, že každá hemisféra mozku má samostatnou reprezentaci paměti. Hemisféry jsou však těsně koordinovány, což vede k vysoce koherentním informacím o nich během pracovní paměti.

Ve své studii vědci zapojili myši do jednoduchého chování, které by vyžadovalo uložení konkrétních informací. Byli vyškoleni, aby odložili instruovanou akci o několik sekund. Toto časové zpoždění dalo vědcům šanci podívat se na mozkovou aktivitu během procesu paměti.

"Viděli jsme mnoho neuronů současně střílet z obou hemisfér kůry koordinovaným způsobem." Pokud aktivita vzrostla v jednom regionu, druhý region těsně následoval. Předpokládali jsme, že za tuto paměť mohou interakce mezi mozkovými hemisférami, “řekl Li.

Li a jeho kolegové zaznamenali aktivitu na každé hemisféře a ukázali, že každý z nich během procesu paměti vytvořil vlastní kopii informací. Jak tedy obě hemisféry komunikují?

Li vysvětlil, že pomocí optogenetiky byli schopni zkorumpovat informace na jedné hemisféře a ovlivnit tisíce neuronů během paměťového období. To, co našli, bylo nečekané.

"Když jsme narušili jednu polokouli, druhá oblast vypnula komunikaci, což v zásadě bránilo šíření korupce a ovlivňovalo činnost v jiných regionech," řekl Li. "Je to podobné jako u moderních sítí, jako jsou elektrické sítě." Jsou připojeny tak, aby umožňovaly tok elektřiny, ale také monitorují poruchy a v případě potřeby vypínají připojení, aby nedošlo k selhání celé elektrické sítě. “

Ve spolupráci s Dr. Shaulem Druckmannem a Ph.D. student Byungwoo Kang na Stanfordské univerzitě, vědci vyvinuli teoretické analýzy a síťové simulace tohoto procesu, které ukazují, že tato modulární organizace v mozku je rozhodující pro odolnost trvalé nervové aktivity. Tato robustnost by mohla být zodpovědná za to, že mozek dokáže odolat určitým zraněním a chrání kognitivní funkce před rušením.

"Pochopení redundantní modulární organizace mozku bude důležité pro návrh nervové modulace a opravných strategií, které jsou kompatibilní s přirozeným zpracováním informací v mozku," řekl Li.