Где Уолдо?
Ищем ли мы Уолдо или свои ключи в беспорядочной комнате, мы задействуем часть лобной области мозга при выполнении визуальных задач, связанных с целью. У некоторых из нас это получается хорошо, а для других это немного сложно.
Один исследователь из Университета Западной Вирджинии решил выяснить, почему и что конкретно эта часть мозга, называемая преддополнительной моторной областью, делает во время поиска.
Чтобы выяснить это, Шуо Ван, доцент кафедры химической и биомедицинской инженерии, воспользовался редкой возможностью записать отдельные нейроны с помощью электродов, имплантированных пациентам с эпилепсией. Он обнаружил нейроны, которые сигнализировали, была ли найдена цель визуального поиска, и, если нет, то как долго пациент искал объект.
Это говорит о том, что предварительная SMA способствует целенаправленному поведению, сигнализируя об обнаружении цели и времени, прошедшем с начала поиска, независимо от задачи.
По словам Ванга, это может быть первый раз, когда ученые идентифицировали нейроны в пре-СМА человека, которые представляют цели поиска.
Эти результаты способствуют лучшему пониманию когнитивных аспектов таких расстройств, как болезнь Паркинсона и шизофрения, которые связаны с дисфункцией пре-SMA, сказал он. Точно так же гиперактивность перед СМА часто наблюдается у людей с аутизмом.
Исследование Вана, проведенное в сотрудничестве с Ули Рутисхаузером, доцентом нейрохирургии, и Адамом Мамелаком, профессором нейрохирургии, оба из Cedars-Sinai Medical Center, и Ральфом Адольфсом, профессором биологии, из Калифорнийского технологического института, было опубликовано в ведущих журнал неврологии Brain.
«В мозге около ста миллиардов нейронов», – сказал Ван, сотрудник Института нейробиологии Рокфеллера. “Лишь несколько лабораторий могут изучать активность отдельных нейронов у людей. Подобные записи были сделаны в гиппокампе и миндалевидном теле, которые являются областями мозга, важными для памяти, в течение многих лет. Однако записи в pre-SMA очень редки. Наша новая статья – одна из немногих, в которых сообщается о пре-СМА у человека с использованием этой техники.”
Пациенты с эпилепсией, которые участвовали в исследовании, проходили инвазивный мониторинг приступов в медицинском центре Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе. Ван и его сотрудники выполняли одновременные записи движений глаз и отдельных нейронов у пациентов, пока они выполняли задачу визуального поиска с использованием памяти. Им удалось зарегистрировать 182 одиночных нейрона у девяти пациентов.
«Мы использовали клиническую процедуру – пациенты находились в нашем отделении наблюдения, ожидая приступов», – сказал Мамелак. «Мы использовали модифицированные глубинные электроды, которые имплантировали для отслеживания приступов, для регистрации активности отдельных нейронов и наблюдения за их активностью во время выполнения нашей задачи. В настоящее время это единственная возможность изучить активность отдельных нейронов человека.”
Во время целенаправленной визуальной задачи, которую выполняли пациенты, пациентов просили найти объект или лицо, расположенное среди ряда других предметов, отображаемых на экране. Во время выполнения этой задачи исследователи обнаружили, что 40 процентов нейронов сигнализируют о том, является ли зафиксированный в данный момент элемент целью поиска.
Ван и его коллеги ответили на эти два вопроса: 1. Обнаружение цели нейронов до SMA как таковой или, скорее, необходимость указывать на это нажатием кнопки (часть эксперимента просила пациентов отвечать с помощью кнопки)? 2. Обнаружение сигналов нейронов до SMA, независимо от указанной формы?
«Мы проанализировали одни и те же нейроны во всех трех задачах и обнаружили, что целевой ответ не зависел от двигательной активности, формата поиска и явно определенной поисковой подсказки. Это показывает, что эти сигналы имеют абстрактную когнитивную природу », – сказал Рутисхаузер.
«Наши данные подтверждают мнение, что дисфункция в пре-SMA может проявляться в более низкой способности выполнять целенаправленное поведение, такое как поиск предмета в загроможденной комнате», – сказал Ван.
«Надеюсь, наше исследование поможет разработать стратегии улучшения когнитивных функций у пациентов с расстройствами пре-СМА.”