Jaunatklātais cilvēka smadzeņu šūnu tips palīdz centrēt cilvēkus mentālajās kartēs

smadzeņu šūnas

Saskaņā ar pilnīgi jaunu kolumbijas inženieru neirozinātnieku pētījumu atklājas agrāk nenoskaidrots cilvēka smadzeņu šūnu veids, kas palīdz cilvēkiem koncentrēties viņu individuālajās pasaules kartēs. Šis pētījums izskaidro mobilās sistēmas, kas ir pamatā navigācijai, kā arī cilvēku atmiņu, papildus tam, kādus smadzeņu komponentus varētu pārtraukt visa veida atmiņas traucējumi, kas raksturīgi neirodeģeneratīvos apstākļos, piemēram, Alcheimera slimībai

Ir divas pieejas, ar kurām cilvēki, kā arī mājdzīvnieki pārlūko, kā arī orientējas. Viens no tiem ietver vietu noteikšanu, diapazonus, kā arī instrukcijas “izvietentriskā” vai citā centrētā kontekstā, kas sakņojas ārējā pasaulē. Dažāda cita pieeja ietver “egocentriskus” kontekstus, kas ir fiksēti es.

Ikreiz, kad izmantojat mobilā tālruņa lietojumprogrammu, lai uzzinātu braukšanas instrukcijas, tā, visticamāk, izmantos abus šos navigācijas iestatījumus. Sākotnēji ievadot adresi, tā parasti jums tiks parādīta kartē no piešķīruma viedokļa, augšpusē - “ziemeļi”, bet apakšā - “dienvidi”. Kad jūs, visticamāk, redzēsit ceļu, tas noteikti mainīsies uz pašu uztrauktu viedokli, kurā "iepriekš" iet uz vadošo pozīciju, bet "aiz" - visu laiku zemāko līmeni.

Pirmo reizi zinātnieki 1971. gadā žurkām atrada smadzeņu šūnas, kas saistītas ar lokentriskiem apstākļiem žurkām - “vietas šūnas”, kas, piemēram, var domāt, ka tās atrodas atrašanās vietas ziemeļaustrumu malā. Citus izvietentrisko telpisko šūnu veidus veido galvas virziena šūnas, kuras var ieslēgties ikreiz, kad pārlūkojat dienvidu, vai robežšūnas, kas var reaģēt, ja robeža atrodas uz rietumiem.

Iepriekšējos gados zinātnieki sāka pārbaudīt, kā žurku prāti kartēja sevis saistītos kontekstus. Divus gadus atpakaļ Dartmutas koledžas pētnieki Hannoverē, Ņūhempšīrā, žurkām noteica smadzeņu zonu, ko sauc par postrhinal garozu, kurā egocentriski noregulētas šūnas ir bagātīgas. Tomēr tas palika slikti saprasts, kādas smadzeņu šūnas izstrādāja cilvēku pašplūsmas telpisko karšu pamatu.

"Cilvēkiem tikai reti ir iespējams tieši reģistrēt atsevišķu neironu darbību no smadzenēm ētisku apsvērumu dēļ," paziņoja Kolumbijas Universitātes Biomedicīniskās inženierijas katedras pēcdoktora pētījuma pētnieks Lukas Kuncs, kā arī pirmais pētījuma autors. pavisam jauns pētījums. “Ir tādas metodes kā fMRI vai EEG, kas ļauj netieši izmērīt neironu aktivitāti no veselīgu cilvēku smadzenēm, taču šī nervu darbība atspoguļo miljonu neironu kopējo aktivitāti, kas neļauj izdarīt tiešus secinājumus par atsevišķu neironu darbības principiem. ”

Pavisam jaunajā pētījumā neirozinātnieki no Amerikas Savienotajām Valstīm, kā arī Vācija, pārbaudīja 15 epilepsijas slimniekus Freiburgas Universitātes Medicīnas centrā Vācijā. Šie brīvprātīgie tika implantēti ar elektrodiem, lai palīdzētu ārstiem pārbaudīt viņu stāvokli.

Zinātnieki lūdza brīvprātīgos veikt datorsistēmas darbus, kas atklāja viņu spēju pārlūkot tiešsaistes atmosfēru, kā arī paturēt prātā, kur tur atrodas dažādas lietas. Tajā pašā laikā pētnieki ierakstīja vairāk nekā 1,400 vientuļo nervu šūnu uzdevumu daudzās smadzeņu zonās visiem indivīdiem.

Pētnieki noteica vairāk nekā 160 nervu šūnas, kas darbojās kā pašsaprotami telpisko šūnu veidi, izraisot to, kad konkrēti tiešsaistes atmosfēras komponenti bija iepriekš, cilvēku aizmugurē, pa kreisi vai pa labi, vai kad faktori apgabalā bija tuvu cilvēkiem vai prom no tiem.

"Tagad mēs esam pirmie, kas ziņo par egocentriskiem telpisko šūnu tipiem cilvēkiem," paziņoja Kuncs. Pētnieki publicēja savu pētījumu "Neiron kods egocentriskām telpiskām kartēm cilvēka mediālajā laika daivā" žurnālā Neirons jūlijā 14, 2021.

Šīs “egocentriskās nesošās šūnas”, visticamāk, iekļauj telpiskās detaļas garīgajā kartē, kas fiksēja visus. "Tas, domājams, ir svarīgi ikdienas dzīvē, kad cilvēki cenšas orientēties savā vidē un kad viņi pārvietojas pa maršrutiem," paziņoja Džošua Džeikobs, Kolumbijas inženierzinātņu asociētais biomedicīnas dizaina pasniedzējs, kā arī vecāka gadagājuma pētījuma autors.

Šīs ar sevi saistītās nesošās šūnas bija īpaši pietiekamas parahipokampu garozā - zonā, kas atrodas dziļi smadzenēs. Iepriekš ieteicamā funkcija ir grauzēju postrhinal garozas saskaņošana ar cilvēkiem. Egocentriskas nesošās šūnas sastāvēja no 25% no visām parahipokampa garozas nervu šūnām. "Iepriekšējie pētījumi parādīja, ka pacienti ar šī smadzeņu reģiona bojājumiem ir dezorientēti, iespējams, tāpēc, ka tika ietekmētas viņu egocentriskās nesošās šūnas," paziņoja Kuncs.

Zinātnieki papildus atrada šīs sevis uztverošās nesošās šūnas atklāja uzdevumu pieaugumu, kad cilvēki izmantoja savu atmiņu, lai efektīvi atcerētos to lietu apgabalus, kurus viņi faktiski atraduši tiešsaistes atmosfērā. "Tas liek domāt, ka šīs šūnas ir būtiskas ne tikai navigācijai, bet arī tām ir nozīme, lai pareizi atcerētos iepriekšējo pieredzi," paziņoja Kuncs.

"Atmiņas sastāv no vairākiem dažādiem elementiem, piemēram, konkrēta notikuma, vietas, kur notikums notika, un laika, kad notikums notika," paziņoja Kuncs. “Mēs uzskatām, ka šo atmiņu dažādajiem komponentiem ir atšķirīgas neironu sistēmas. Iespējams, ka egocentriskas nesošās šūnas ir īpaši iesaistītas atmiņu telpiskās informācijas apstrādē. ”

Šie meklējumi var atdzīvināt to, kas varētu neizdoties cilvēkiem ar atmiņas deficītu, kas sastāv no cilvēkiem ar neirodeģeneratīviem apstākļiem, piemēram, Alcheimera slimību. Viņu egocentriskās nesošās šūnas var nedarboties pareizi vai kādu iemeslu dēļ var būt iznīcinātas, piemēram, insults, smadzeņu audzējs, vai plānprātība, ”paziņoja Džeikobs.

Šie pavisam jaunie meklējumi neatbild uz to, kā varētu pārvaldīt šādus atmiņas traucējumus. "Lai atmiņas traucējumus varētu veiksmīgi ārstēt, vēl ir jāveic daudz pētījumu," brīdināja Kuncs.

Nākotnē zinātnieki vēlas uzzināt, kāpēc tieši jebkura piedāvātā, pašsaprotamā nesošā šūna tiek pielāgota jebkuram apgabala faktoram, uz kuru tā koncentrējas. Pašlaik Kuncs, kā arī viņa kolēģi pieņem, ka daudzas dažādas telpiskās zīmes, piemēram, lietas, telpiskās robežas, kā arī vietas, iekļauj, lai ietekmētu šo novirzīšanas faktoru izvietojumu. Pētnieki var pārbaudīt, kā šīs zīmes ietekmē šo novirzīšanas faktoru apgabalu, visu eksperimentu laikā novēršot šīs pazīmes no atmosfēras.

"Vēl viens svarīgs jautājums ir tas, kā egocentriskas nesošās šūnas mijiedarbojas ar piešķīruma telpisko šūnu tipiem, sacīja Kuncs. "Pašlaik mēs pieņemam, ka par sevi saistītās nesošās šūnas dod nepieciešamo ieguldījumu piešķirtos telpisko šūnu veidos. To apzinoties, turpmākajos pētījumos varētu aprakstīt, kā piešķīrošo telpisko šūnu veidu pielāgošanu ietekmē sevis nesošo šūnu veiktspēja. "

Pētījuma nosaukums ir “Neirāls kods, kas attiecas uz telpiskām kartēm, kas saistītas ar cilvēka vidējo temporālo vilni.”