Группа нейробиологов из Института передовых наук и технологий им. Бекмана во главе с Бахером Ибрагимом и доктором. Даниэль Ллано опубликовал в eLife исследование, которое помогает нам понять, как мозг воспринимает повседневные сенсорные сигналы.
“Существует традиционное представление о том, что мы воспринимаем мир как фильм, который показывают на проекторе. Вся поступающая сенсорная информация воспроизводится в коре головного мозга, и именно так мы видим и слышим вещи », – сказал Ллано, исследователь Beckman и доцент кафедры молекулярной и интегративной физиологии Университета Иллинойса в Урбане. Шампанское.
Тем не менее, довольно много исследований, проведенных на протяжении многих лет, поставили под сомнение этот традиционный взгляд на то, как мы воспринимаем мир. Эти исследования представляют новую модель: вместо того, чтобы проецировать информацию на кору, таламус может выбирать информацию, которая уже присутствует в коре, на основе нашего усвоенного опыта.
Используя уникальный срез мозга мыши, который сохраняет связь между тремя различными областями мозга (средний мозг, таламус и кора), Ибрагим и его коллеги провели серию экспериментов, которые включали сложные методы, такие как электрофизиология, оптогенетика и компьютерное моделирование.
Ибрагим заметил, что нейроны, контролирующие, какие сигналы передаются в кору, – это кортико-таламические нейроны, которые действуют через ретикулярное ядро таламуса. Эти нейроны спускаются из коры в таламус, составляя популяцию нейронов, о которой не часто говорят, но, тем не менее, они отвечают за контроль того, какая информация передается в кору.
Результаты этого исследования имеют далеко идущие последствия. Из этого исследования можно сделать вывод, что среди огромного количества сенсорных входных сигналов мозг использует эти кортико-таламические нейроны для выбора того, какие сенсорные входные данные передавать в кору через «нелинейную реакцию».”Это приводит к тому, что люди обращают внимание только на те сенсорные сигналы, которые передаются в кору головного мозга. Следовательно, эта публикация раскрывает нейронные схемы, которые участвуют в сенсорной информации, специфичной для восприятия.
“До того, как мы провели это конкретное исследование, другие исследования показали наличие этих нелинейных ответов в коре головного мозга в других сенсорных системах, таких как зрительная система. Поэтому я подозреваю, что то, что мы обнаружили в слуховой системе, может быть общим механизмом, который можно увидеть во всех сенсорных системах, за исключением обоняния », – сказал Ллано.
«Изучение того, как правильно и эффективно применять все эти методы для получения надежных данных, было самой сложной частью этого исследования», – добавил Ибрагим.
Ибрагим, научный сотрудник лаборатории Ллано, получил научную фармакологию и ранее не обучался выполнению электрофизиологических методов. Это поставило уникальные задачи.
В конечном итоге исследование ставит вопрос о том, является ли повседневное сенсорное восприятие смесью внутренних моделей мира, которые наш мозг выбирает на основе когнитивных требований, и входных потоков, исходящих из внешнего мира. Это был бы совсем другой способ понимания сенсорного восприятия, в отличие от того, чему традиционно учат. Ясность таких концепций имеет фундаментальное значение для понимания ситуаций, в которых эти процессы восприятия идут наперекосяк, а именно галлюцинаций.
Недавнее приобретение Институтом Бекмана современного многофотонного микроскопа открывает широкие возможности для продвижения этого исследования вперед. Этот микроскоп позволит ученым получить изображение живого мозга на клеточном уровне. Это позволит Ллано и его коллегам изучить кору головного мозга живых животных на клеточном уровне, что в дальнейшем позволит им изучать сотни нейронов одновременно, заглушить определенные субпопуляции нейронов и увидеть, как меняются ответы.
Это исследование – еще один шаг к пониманию бесконечно сложного органа, которым является наш мозг.