Redundantná modulárna sieť podporuje správnu komunikáciu mozgu

mozog

Pripomeňte si telefónne číslo alebo pokyny, ktoré ste práve uviedli, a váš mozog bude aktívne komunikovať v mnohých regiónoch. Predpokladá sa, že pracovná pamäť sa spolieha na interakcie medzi týmito regiónmi, ale to, ako tieto oblasti mozgu interagujú a správne reprezentujú pamäť, zostalo záhadou.

Na Baylor College of Medicine Dr. Nuo Li, odborný asistent neurológie a McNair Scholar, a jeho kolegovia skúmali povahu komunikácie medzi oblasťami mozgu zapojenými do pracovnej pamäte a našli dôkaz, že organizácia modulárnej siete je pre pretrvávajúcu neurálnu aktivitu rozhodujúca. .

Ako komunikujú oblasti mozgu

Li a jeho kolegovia boli presvedčení, že každá hemisféra mozgu má samostatné znázornenie pamäte. Hemisféry sú však úzko koordinované z času na okamih, čo vedie k vysokej koherentnej informácii o nich počas pracovnej pamäte.

Vedci vo svojej štúdii zapojili myši do jednoduchého správania, ktoré by si vyžadovalo ukladanie konkrétnych informácií. Boli vyškolení tak, aby na pár sekúnd odložili pokyn. Toto časové oneskorenie dalo vedcom možnosť pozrieť sa na mozgovú aktivitu počas procesu pamäti.

"Videli sme, ako veľa neurónov súčasne koordinovane strieľa z oboch hemisfér kôry." Ak aktivita vzrástla v jednom regióne, druhý región pozorne sledoval. Predpokladali sme, že za túto pamäť môžu interakcie medzi mozgovými hemisférami, “uviedol Li.

Li a jeho kolegovia zaznamenali aktivitu na každej pologuli, čo ukazuje, že každá z nich si počas procesu pamäte vytvorila svoju vlastnú kópiu informácií. Ako teda komunikujú dve hemisféry?

Li vysvetlil, že pomocou optogenetiky boli schopní poškodiť informácie na jednej pologuli, ktoré počas pamäťovej periódy ovplyvnili tisíce neurónov. To, čo našli, bolo nečakané.

"Keď sme narušili jednu pologuľu, druhá oblasť prerušila komunikáciu, čo v podstate bránilo šíreniu korupcie a ovplyvňovalo činnosť v iných regiónoch," uviedol Li. „Je to podobné ako s modernými sieťami, ako sú elektrické siete. Sú pripojené, aby umožňovali tok elektriny, ale tiež monitorujú poruchy a v prípade potreby vypínajú prípojky, aby nezlyhala celá elektrická sieť. “

V spolupráci s Dr. Shaulom Druckmannom a Ph.D. študent Byungwoo Kang zo Stanfordovej univerzity, vedci vyvinuli teoretické analýzy a sieťové simulácie tohto procesu, ktoré ukazujú, že táto modulárna organizácia v mozgu je rozhodujúca pre odolnosť pretrvávajúcej nervovej aktivity. Táto robustnosť by mohla byť zodpovedná za to, že mozog dokáže odolávať určitým zraneniam a chráni kognitívne funkcie pred rušením.

"Pochopenie redundantnej modulárnej organizácie mozgu bude dôležité pre návrh stratégií nervovej modulácie a opráv, ktoré sú kompatibilné s prirodzeným spracovaním informácií v mozgu," uviedol Li.

Detonic