Студија виртуелне стварности на мишевима даје нове трагове о сећању

Нова метода истраживања која укључује виртуелну стварност и сликање мозга користи се да би се научило како мозак формира краткотрајна сећања која се користе у доношењу одлука.

Истраживачи Универзитета Принцетон проучавали су пацове док су преговарали о виртуелном лавиринту. Пратећи мождану активност мишева открили су секвенцијалне обрасце активности неурона када мозак држи меморију.

Претходно истраживање усредсређено је на идеју да популације неурона пуцају заједно са сличним обрасцима једни другима током периода памћења.

Налази осветљавају шта се дешава у мозгу током „радне меморије“, када ум краће време складишти информације пре него што делује на њих или их интегрише са другим информацијама.

Радна меморија је централна компонента расуђивања, разумевања и учења. Сматра се да одређени мождани поремећаји попут шизофреније укључују недостатке у радној меморији.

„Студије попут ове имају за циљ разумевање основних принципа нервне активности током рада меморије у нормалном мозгу. Међутим, рад у будућности може помоћи истраживачима да схвате како се активност може променити код поремећаја мозга који укључују недостатке у радној меморији “, рекао је истраживач Давид Танк, др.

У студији, обрасци секвенцијалног пуцања неурона одговарали су томе да ли ће се миш окретати лево или десно док се кретао лавиринтом у потрази за наградом. Истраживачи са Принцетона открили су да различити обрасци одговарају различитим одлукама које су донели мишеви.

Секвенцијални обрасци пуцања неурона обухватили су отприлике 10 секунди колико је било потребно да миш формира меморију, ускладишти је и донесе одлуку о томе на који начин да се окрене. Током овог периода, примећено је да се подскупови неурона пуцају у низу.

Истраживачи кажу да су налази у супротности са многим постојећим моделима како мозак складишти успомене и доноси одлуке.

Јединственост секвенци скретања улево и удесно значила је да су експерименти са сликањем мозга у основи омогућили истраживачима да изведу једноставан облик „читања мисли“. Снимањем и испитивањем мождане активности рано у току трчања миша низ лавиринт, истраживачи су могли да идентификују секвенцу неуронске активности која се производи и могу поуздано да предвиде у ком смеру ће се миш окренути неколико секунди пре него што је окрет заправо почео.

Секвенце неуронске активности откривене у новој студији одвијају се у делу мозга који се назива задњи паријетални кортекс. Претходне студије на мајмунима и људима указују да је задњи паријетални кортекс део мозга који је важан за планирање кретања, просторну пажњу и доношење одлука.

Нова студија је прва која га анализира на мишу. „Надамо се да ћемо употребом миша као нашег модела модела моћи да користимо моћне генетске приступе да бисмо разумели механизме сложених когнитивних процеса“, рекао је коаутор др Цхристопхер Харвеи.

Јединствени аспект ове студије била је употреба виртуелне стварности за стварање лавиринта, уместо традиционалног физичког лавиринта. Овај приступ се развија у лабораторији Танк последњих неколико година.

Мишеви су ходали и трчали по површини сферне траке за трчање док им је глава остала непомична у свемиру, што је идеално за снимање мозга. Компјутерски генерисани погледи на виртуелна окружења пројектовани су на ширококутни екран који окружује траку за трчање. Кретање сфере произведено ходањем и окретањем миша открили су оптички сензори на екватору лопте и користили се за промену визуелног приказа како би симулирао кретање кроз виртуелно окружење.

Да би сликали мозак, истраживачи су користили оптички микроскоп који је користио инфрацрвену ласерску светлост да би гледао дубоко испод површине како би визуализовао популацију неурона и забележио њихово пуцање.

Систем виртуелне стварности, у комбинацији са системом за обраду слике и сензором калцијума, омогућио је истраживачима да виде популације појединачних неурона како се пуцају у радном мозгу. „Као да отварамо рачунар и гледамо изнутра све сигнале да бисмо схватили како то функционише“, рекао је Танк.

Истражитељи признају да су студије популација појединих неурона, назване мерења ћелијске резолуције, изазовне јер мозак садржи милијарде неурона чврсто спакованих.

Инструментација коју је развила лабораторија Танк једна је од ретких која може забележити пуцање група појединачних неурона у мозгу када је субјект будан. Већина студија мождане функције код људи укључује проучавање активности у читавим деловима мозга помоћу алата као што је магнетна резонанца (МРИ) који заједно просечно процењује активност многих хиљада неурона.

„Подаци сасвим јасно откривају да се барем неки облик краткорочног памћења заснива на низу неурона који преносе информације од једног до другог, својеврсне„ бригаде неуронских кашика “, рекао је Цхристоф Коцх, неурознанственик који је био није укључен у студију.

Студија је објављена на мрежи у часопису Природа.

Извор: Универзитет Принцетон