Egy redundáns moduláris hálózat támogatja a megfelelő agykommunikációt

agy

Hívjon fel egy telefonszámot vagy az imént elhangzott utasításokat, és agya aktívan kommunikál sok régióban. Úgy gondolják, hogy a munkamemória az e régiók közötti kölcsönhatásokra támaszkodik, de rejtély maradt, hogy ezek az agyterületek hogyan hatnak egymásra és hogyan képviselik megfelelően az emlékezetet.

A Baylori Orvosi Főiskolán Dr. Nuo Li, az idegtudományok adjunktusa és a McNair tudós munkatársaival és munkatársaival megvizsgálták a munkamemóriában részt vevő agyi régiók közötti kommunikáció jellegét, és bizonyítékokat találtak arra, hogy a moduláris hálózat szervezete kritikus a tartós idegi aktivitás szempontjából. .

Hogyan kommunikálnak az agyi régiók

Li és munkatársai láthatták, hogy az agy minden féltekéje külön ábrázolja az emlékezetet. A félgömbök azonban szorosan koordinálódnak pillanatról pillanatra, ami rendkívül koherens információkat eredményez rajtuk a munkamemória során.

Tanulmányuk során a kutatók az egereket egyszerű viselkedésbe vonták, amely megkövetelte tőlük, hogy meghatározott információkat tároljanak. Arra képezték őket, hogy néhány másodpercig késleltessék az utasítást. Ez az időeltolódás lehetőséget adott a kutatóknak arra, hogy megnézzék az agyi aktivitást a memória folyamata során.

„Sok idegsejtet láttunk egyidejűleg, összehangoltan lőve a kéreg mindkét féltekéjéből. Ha az egyik régióban fokozódott a tevékenység, a másik régió szorosan követte. Feltételeztük, hogy az agyféltekék közötti kölcsönhatások felelősek ezért az emlékért ”- mondta Li.

Li és munkatársai minden féltekén rögzítették a tevékenységet, megmutatva, hogy a memóriafolyamat során mindegyikük elkészítette saját információmásolatát. Tehát hogyan kommunikál a két félteke?

Li elmagyarázta, hogy az optogenetika alkalmazásával egyetlen féltekén képesek megrontani az információkat, ezáltal neuronok ezreit érintve a memória időszakában. Amit találtak, az váratlan volt.

"Amikor megzavartuk az egyik féltekét, a másik terület kikapcsolta a kommunikációt, alapvetően megakadályozva a korrupció terjedését és befolyásolva az aktivitást más régiókban" - mondta Li. „Ez hasonló a modern hálózatokhoz, például az elektromos hálózatokhoz. Úgy vannak csatlakoztatva, hogy lehetővé tegyék az áramlást, de figyelik a hibákat is, szükség esetén leállítják a csatlakozásokat, hogy a teljes elektromos hálózat ne hibásodjon meg. "

Dr. Shaul Druckmannal és Ph.D. Byungwoo Kang hallgató, a Stanfordi Egyetem kutatói elméleti elemzéseket és hálózati szimulációkat dolgoztak ki ennek a folyamatnak, megmutatva, hogy ez az agyban található moduláris szerveződés kritikus fontosságú a tartós idegi tevékenység robusztus jellege szempontjából. Ez a robusztusság felelős lehet azért, hogy az agy képes ellenállni bizonyos sérüléseknek, védve a kognitív funkciókat a zavaró tényezőktől.

"Az agy redundáns moduláris szerveződésének megértése fontos lesz az idegmodulációs és helyreállítási stratégiák megtervezéséhez, amelyek kompatibilisek az agy természetes információfeldolgozásával" - mondta Li.