Beyin Alanları Arası İletişim İçin Milisaniye Önemlidir

Son Guncelleme : 11 Haziran 2022 | admin


Özet: Araştırmacılar, birincil görsel korteksin ve serebral korteksin lateromedial alanının birbirini iyi mi etkilediğini ve bu iletişimin süratli vakit dilimlerinde iyi mi değiştiğini belirlediler.

Kaynak: Sainsbury Hoş Geldiniz Merkezi

Beyin alanlarının iyi mi yazışma kurduğunu idrak etmek, sinirbilimdeki en eski sorulardan biridir. UCL’deki Sainsbury Wellcome Center’daki araştırmacılar, beyindeki iki neokortikal alanın birbirleriyle iyi mi yazışma kurduğunu ortaya çıkarmak için nedensel teknikler kullandılar ve birbirleri üstündeki etkilerinin evvelde düşünülenden oldukca daha süratli bir vakit diliminde değiştiğini buldular.

Beyindeki ortalama 80 milyar nöron ve 100 trilyon bağlantı ile, sinirbilimcilerin davranışa neden olan ağları çözmesi zor olmuştur.

Bugün gösterilen yeni bir çalışmada, NöronSWC araştırmacıları, serebral korteksteki iki görsel alanın, birincil görsel korteks (V1) ve lateromedial alanın (LM) birbirini iyi mi etkilediğini ve bu iletişimin süratli vakit dilimlerinde iyi mi değiştiğini açıklıyor.

“Değişik beyin bölgelerinin görsel uyaranları işlemek için beraber iyi mi çalıştığını idrak etmek için alanlar arasındaki iletişimi incelemek istedik. Klasik çalışmalardan biliyoruz ki, ileri beslemeli ve geri bildirim yollu bir görsel alanlar hiyerarşisi vardır. SWC Araştırma Görevlisi ve yazının ortak yazarı Mitra Javadzadeh, serebral korteksteki hiyerarşinin ilk seviyesi V1 ve ikinci düzey primatlarda V2’dir, bunun eşdeğeri farelerde LM’dir.

“V1 ve LM arasındaki anatomik bağlantılardan beklentimiz, bir alandaki nöronal aktivitenin öteki bir alan üstündeki tesirinin nispeten durağan(durgun) olacağıdır; sadece, dinamik bulunduğunu ve vakit içinde değiştiğini görünce şaşırdık. SWC Grup Lideri ve yazının ortak yazarı Sonja Hofer, “Bu değişimler, onlarca milisaniye içinde oldukca süratli bir halde gerçekleşebilir” dedi.

Tarihsel olarak, bilim adamları değişik beyin alanlarından kayıtlar yaptılar ve bir alanın ötekini iyi mi etkilediğini idrak etmek için istatistiksel korelasyonlar kullandılar. Bu çalışmada, Javadzadeh ve Hofer bunun yerine vakit içinde alanlar arası etkileşimlerin dinamiklerini incelemek için nöronal bozulmaları kullanarak nedensel bir yaklaşım benimsediler.

Kortikal bir alandaki nöronların aktivitelerindeki değişimleri ölçerken, başka bir alandaki aktiviteyi bozar. Kredi: Sainsbury Hoş Geldiniz Merkezi

Sinirbilimciler, farelerde V1 ve LM’deki nöron popülasyonlarından kayıt yaptılar ve bir alanın aktivitesini özetlemek gerekirse susturmak ve öteki alanda aktivitenin iyi mi arttığını yada azaldığını ölçmek için optogenetik kullandılar. Bu onlara, ikinci alanın atış hızlarının şekillenmesinde birinci alanın katkısını gösterdi.

Javadzadeh ve Hofer, bu katkıları vakit içinde, bu beyin bölgeleri görsel detayları işlerken ölçtüler.

Şaşırtıcı bir halde, bir alanı manipüle etmenin diğerindeki aktivite üstündeki tesirinin süratli bir vakit ölçeğinde vakit içinde değiştiğini buldular. Mesela, V1 alanındaki bir nöron, bir vakit noktasında LM alanına cevap olarak etkinliğini azaltabilir, sadece 100 milisaniye sonrasında LM etkinliğinden etkilenmeyebilir.

Ek olarak, görsel uyaran hayvan için davranışsal olarak alakalıysa, mesela bir ödülün oluşacağını tahmin ediyorsa, o vakit etkideki bu değişimler daha da süratli gerçekleşti.

Bu hızla değişen etkilerin işlevi hemen hemen bilinmiyor, sadece yazarlar, kortikal alanların, oldukca kısa vakit dilimlerinde etkiledikleri aşağı akış beyin bölgelerindeki işlemenin değişik yanlarını denetim etmesine izin verebileceklerini varsayıyorlar. Bu, bireysel alanların birbirlerinin faaliyetlerini şekillendirmede oynadıkları rolün esnek olabileceği ve dinamik davranış taleplerine bakılırsa uyarlanabileceği anlamına gelir.

Javadzadeh ve Hofer, bu dinamik etkileşimlerin işlevini keşfetmeye ek olarak, SWC ile aynı binada bulunan Gatsby Hesaplamalı Sinirbilim Birimi’ndeki bilim insanlarıyla beraber, bunların meydana gelme mekanizmalarını idrak etmek için beraber çalışıyorlar.

Bu sinirbilim araştırma haberleri hakkında

Yazar: Basın ofisi
Kaynak: Sainsbury Hoş Geldiniz Merkezi
İletişim: Basın Ofisi – Sainsbury Hoş Geldiniz Merkezi
Fotoğraf: Görüntü Sainsbury Wellcome Center’a yatırıldı

Orjinal araştırma: Açık Erişim.
Neokortikal alanlar arasındaki dinamik nedensel iletişim kanallarıMitra Javadzadeh ve ark. Nöron

Ek olarak bakınız

Bu, tek başına duran bir adamı gösterir.

Soyut

Neokortikal alanlar arasındaki dinamik nedensel yazışma kanalları

Öne Çıkanlar

  • Optogenetik bozulmalar, uzun menzilli kortikal etkilerin nedensel yapısını ortaya çıkarır
  • Görsel alanların birbirini iyi mi etkilediği, onlarca milisaniye içinde dinamik olarak değişmiş olur.
  • V1’e geri bildirim, davranış için ihtiyaç duyulan görsel uyaran kodlamasını iyileştirir
  • Geri bildirim etkilerinin dinamikleri davranışsal bağlama bağlıdır

Özet

Duyusal bilginin işlenmesi hiyerarşik olarak bağlantılı neokortikal bölgeler arasındaki etkileşimlere bağlıdır, sadece bir alandaki aktivitenin diğerindeki aktivite dinamiklerini nedensel olarak iyi mi etkilediği ve bu etkileşimlerin zaman içinde ne kadar süratli değişmiş olduğu belirsizliğini koruyor.

Burada, birincil görsel korteks (V1) ile yüksek dereceli görsel alan LM arasındaki iletişimin bağlama bağlı ve vakit içinde şaşırtıcı bir halde dinamik bulunduğunu gösteriyoruz.

Bir alanı diğerindeki aktiviteyi kaydederken anlık olarak susturarak, her iki alanın da yüz milisaniye içinde değişen hedef nöron alt popülasyonlarını güvenilir bir halde etkilediğini, farelerin ise görsel bir uyaran gözlemlediğini bulduk.

Görsel uyaranlar bir ödül öngördüğünde, V1 popülasyon aktivitesinin geometrisinde süratli değişikliklere niçin olduğunda ve uyaran kodlamasını bağlama bağlı bir halde etkilediğinde LM geri bildiriminin V1 yanıtları üstündeki tesiri daha da dinamik hale geldi.

Bu yüzden, kortikal alanlar arasındaki işlevsel etkileşimler statik değildir, sadece dinamikleri duyusal bilgiyi işlerken bağlama bağlı olan, hızla değişen yazışma alt uzayları vesilesiyle açılır.

Comments are closed.