חיבור ישיר שנמצא בין זיכרון למרכזי עיבוד חושיים במוח

חלק שזוהה לאחרונה ממעגל מוח מערבב מידע חושי, זיכרונות ורגשות כדי לדעת אם הדברים מוכרים או חדשים – וסתם "רעש רקע".

בהובלת חוקרים מבית הספר לרפואה של ניו יורק גרוסמן, העבודות מצאו כי מעגל שידוע כמי שמסביר מסרים מאזור מוח המעבד מידע חושי, קליפת המוח האנטורינלית (EC), למרכז עיבוד הזיכרון בהיפוקמפוס (HC) יש בעבר A ASS מסלול לא מוכר הנושא הודעות ישירות חזרה לאיחוד האירופי.

פורסם ברשת 18 בפברואר ב מדעי המוח הטבעייםתוצאות המחקר מראות כי לולאת משוב ישיר זו שולחת איתותים מספיק מהר כדי לתייג את המראות והצלילים באופן מיידי המקושרים לאובייקטים ומקומות מסוימים חשובים יותר על ידי התחשבות בהם בהקשר של זיכרונות ורגשות.

שלנו הוא הניתוח האנטומי והפונקציונאלי הראשון של שתי לולאת המשוב הישירה-קמפוס-קליפת המוח הישיר, וגם הלולאה העקיפה שנמצאה לפני עשרות שנים. "

ג'ייטה באסו, דוקטורט, עוזר פרופסור, המחלקה לפסיכיאטריה והמחלקה למדעי המוח, NYU Langone Health

"ההבדלים שמצאנו בחיווט, בתזמון ובמיקום שלהם מראים כי לולאות יש תפקידים נפרדים אך מקבילים המאפשרים להם לעבוד יחד כדי לקודד מידע מורכב עוד יותר", הוסיף ד"ר באסו, חבר סגל במכון למדעי המוח התרגומי בכתובת NYU Langone Health וזוכה לאחרונה בפרס הקריירה המוקדמת לנשיאות למדענים ומהנדסים.

הבנה טובה יותר של יחסי הגומלין בין שני אזורי המוח עשויה להניב פתרונות חדשים לבעיות במעגלים קשורים, אומרים החוקרים, כמו אלה שנראים כמטופלים עם הפרעת דחק פוסט-טראומטית נאבקים להפר את טראומת העבר מרעשים רועשים נוכחיים, או בחושי עומס יתר שחוו ילדים עם אוטיזם כשהם מנסים לפרק חפצים או לקיים אינטראקציה עם אנשים.

אותות עדינים

המודל המובן המוערך של המעגל שנחקר מכניס שההיפוקמפוס (HC) מקבל מידע חושי על העולם החיצוני מקליפת המוח (EC) שכבות פני השטח 2 ו -3, אך שולח לאותות בחזרה ל- EC רק על ידי חיווט בעקיפין לראשונה לעומק שכבת EC (שכבה 5), אשר לאחר מכן מנתבת אותה לשכבות פני השטח של EC 2 ו -3. המסלול העקיף יכול לגרום לפיגורי זמן המשנים את אותות המשוב של HC.

בשיטות מודרניות, צוות המחקר הנוכחי מצא לולאה שנייה המחברת ישירות את ה- HC לשכבות EC 2 ו -3, ומאפשרת לזיכרונות ורגשות המאוחסנים ב- HC מוסיפים במהירות משקל למראות וצלילים נתפסים כחלק מהלמידה. פרדוקס בתחום היה כי אין מסלול ישיר ידוע המחבר בין מרכז הזיכרון ההיפוקמפלי למרכז הרגשי של המוח, האמיגדלה. החיבורים החדשים לאיחוד האירופי עשויים לשמש כצומת דרכים.

תוצאות אחרות של המחקר מפות חיבורים בין תאי מוח על סמך יכולתן לשאוב חלקיקים טעונים דרך תעלות, ובניית חוסר איזון מטען (פוטנציאלים) לאורך ממברנותיהם. עם קבלת האות הנכון, התאים פותחים את הערוצים שלהם, ומאפשרים לחלקיקים למהר החוצה (depolarize) תחת כוח אלקטרוכימי, כאשר זרימת המטען פועלת כמו מתגים.

תאי מוח במסלולי איתות "אש" כפוטנציאל הממברנה שלהם, הגורם להרחבות של כל תא עצב (אקסונים) להתפלל עד שהדופק החשמלי יגיע לסינפסה, פער בין תא לתא הבא. כאשר הוא מגיע לפער, הדופק החשמלי הופך לאות כימי שמופיע (מרגש) או מפנה (מעכב) את חוזק ההודעה שעבר לתא הבא, עם התערובת שלהם פיסול אותות המחשבות וזיכרונות הבסיסיים.

חשוב לציין כי המחקר הנוכחי מדד את המאפיינים הללו לראשונה בשני הלולאות. הצוות של ד"ר באסו מצא כי הלולאה העקיפה הידועה בעבר הייתה מעוררת, ולעתים קרובות מפעילה אותות כל-או-כלום שנקראו פוטנציאלים לפעולה, קיטוב גדול המקודד מידע על בסיס תדירותם.

עם זאת, לולאת המשוב הישיר החדש, בתגובה לאותו טווח של חוזק האות הנכנס, התגלה כגייס עיכוב חזק בתאי מוח (נוירונים) בשכבות EC 2 ו -3, ואף פעם לא מעורר פוטנציאל פעולה. פעילות מעגל חדשה זו שולחת במקום זאת פוטנציאלים קטנים מקטעים משכבות HC לשכבות EC 2 ו -3. המחברים אומרים כי האותות העדינים והחוזרים על עצמם יכולים להשתלב עם הודעות מאזורי מוח אחרים כדי לאפשר חישובים מורכבים יותר, למידה מואצת ופלסטיות גדולה יותר, הפלסטיות, הפלסטיות הגדולה יותר, חיזוק הקשרים בין נוירונים.

כשהוא מתקדם, צוות המחקר מתכנן ללמוד כיצד תפוקת היפוקמפוס הקשורה לרגשות וזיכרונות מעצבת פונקציות קבלת החלטות בקליפת המוח הקדם-פרונטלית או קידוד פחד רגשי באמיגדלה. הצוות גם יבחן מה קורה למעגל הישיר החדש שלהם במהלך ההזדקנות ובמחלת אלצהיימר בעכברי המחקר, והקבלותיו בבני אדם.

יחד עם ד"ר באסו, מחברי המחקר ממכון NYU Langone למדעי המוח התרגום היו הסופרים לראשונה טנבי בוטולה, כמו גם מליסה הרננדז פרוסטו, לולו פנג, אריאל שידור, קארה ג'ונסון, מרגוט אלמלה, אמנדה אמילקר ופאבלה הוסאין. כמו כן, מחברים היו בונה כלים טרנסגני, קליף קנטרוס וחברי הצוות שלו – סטפן בלנקווורט ומייקל פלטסט, ממכון קאוולי למדעי המוח מערכות באוניברסיטה הנורווגית למדע וטכנולוגיה; יחד עם קלאודיה קלופאת, ראש המעבדה למדעי המוח החישוביים, המחלקה להנדסה ביולוגית, המכללה האימפריאלית בלונדון. ד"ר באסו הוביל מכונים לאומיים לבריאות (NIH) פרויקט יוזמת המוח מענק (2018-2023) עם ד"ר קלופאת וד"ר קנטרוס לבניית הכלים, הגישות והמודלים המשמשים במחקר מיפוי מעגלים נוכחי.

היצירה נתמכה גם על ידי NIH מענקים R01NS109994, R01NS109362-01, 5013R01MH122391, RM1NS132981 פרס מלומד, קרן קלינגנשטיין – פרס מלגת קרן סימונס במדעי המוח, מלגת אלפרד פ. סלואן, מענק מחקרי ווייטהול, פרס החוקר האמריקני לחוקרת האפילפסיה האמריקאית, מענק חוקר צעיר באוניברסיטת Blas Frangione, מלגת ווייטד של אוניברסיטת ניו יורק עבור ג'וניור,, ופרס קרן ליאון לוי.