Когда вы едете на велосипеде в магазин, у вас могут быть две совершенно разные причины для управления: простой старый рефлекс, когда что-то бросается на ваш путь, или исполнительный контроль, когда вы видите уличные знаки, указывающие правильный маршрут. Новое исследование, проведенное нейробиологами Массачусетского технологического института, показывает, как мозг устроен как для работы, так и путем отслеживания конкретных задействованных цепей и их влияния на действия, управляемые визуально.
Исследование, опубликованное в Nature Communications , демонстрирует на мышах, что нейроны в области передней поясной коры (ACC) префронтальной коры, области в передней части мозга, связанной с пониманием правил и выполнением планов, проецируют связи в более старый регион. называется верхним холмиком (SC). SC выполняет основные команды для реактивного, рефлекторного движения. Ключевым выводом исследования является то, что целью подключений ACC к SC является преодоление SC, когда необходим исполнительный контроль.
«ACC обеспечивает тормозящий контроль над этой древней структурой», — сказала старший автор Мриганка Сур, профессор нейробиологии Ньютона в Институте обучения и памяти Пикауэра и на кафедре мозговых и когнитивных наук Массачусетского технологического института. «Этот тормозящий контроль — это динамическая сущность, зависящая от задачи и ее правил. Так рефлекс модулируется корковым контролем».
Ведущий автор Рафик Худа, доцент кафедры клеточной биологии и нейробиологии в Университете Рутгерса и бывший постдок лаборатории Сура, добавил, что, изучив конкретные цепи между ACC и SC и зрительной корой (VC), исследователи могли решить неуверенность в том, как кора головного мозга регулирует основные области мозга во время принятия решений.
«Продолжаются дискуссии о том, какова именно роль коры головного мозга в сенсомоторных решениях», — сказал Худа. «Мы смогли дать некоторые ответы, посмотрев на уровень различных проекционных путей ACC, что было бы невозможно, если бы взглянуть на все ACC одновременно. Наша работа предоставляет доказательства возможности того, что ингибирующий контроль подкорковых структур, таких как SC является объединяющим принципом того, как ACC и префронтальная кора в целом модулируют поведение при принятии решений ».
Смысл и вращение
Чтобы сделать свои выводы, команда сначала проследила цепи, входящие и выходящие из ACC как от VC, так и от SC, подтверждая, что ACC был в лучшем положении для интеграции и обработки информации о том, что видели мыши и что с этим делать. . На протяжении всего исследования они решили сосредоточиться на этих структурах в левой части мозга .
После отслеживания этих левых цепей ACC-SC и ACC-VC команда затем обучила мышей играть в видеоигру, которая требовала как ощущений (видение сигнала на одной стороне экрана или другой), так и действия (вращение трекбола для перемещения реплика). Одной группе мышей пришлось переместить сигнал внутрь к центру экрана. Другой группе пришлось переместить сигнал наружу к краю экрана. Таким образом, реплики могли быть визуально с обеих сторон, и разные группы мышей должны были перемещать их по разным правилам.
Пока мыши работали, ученые наблюдали за активностью нейронов в различных регионах, чтобы узнать, как они реагируют на каждое задание. Затем исследователи манипулировали активностью нейронов с помощью оптогенетики — техники, в которой клетки генетически модифицированы, чтобы их можно было контролировать с помощью вспышек света. Эти манипуляции позволили ученым увидеть, как подавление нейронной активности внутри и между регионами изменит поведение.
Загрузка...
