כשאנחנו זוכרים משהו מוכר או חוקר מצב חדש, המוח לא תמיד משתמש באותם מסלולי תקשורת. מחקר בינלאומי בראשותו של קלאודיו מירסו במכון לפיזיקה חוצה תחומי ומערכות מורכבות (IFISC), מרכז משותף של מועצת המחקר הלאומית הספרדית (CSIC) ואוניברסיטת האיים הבלאריים (UIB) ותעלות סנטיאגו במבנה המוחי (ב (in), Asceed Cented and the Mighte Brain (umhanz) (umece, he brace, he brace, he Brabice, haulche, umece, ume, hisede, umerche, Haumanze, Haumanze) (uman (umhanze). משנה גמישות את מסלולי התקשורת שלה על ידי אפנון האיזון בין שני מעגלים מעכבים בסיסיים.
תוצאות אלה, שפורסמו לאחרונה ב ביולוגיה חישובית של PLOS, מראה כי גמישות זו תלויה באיזון בין שני סוגים של מנגנונים מעכבים, המווסתים את האינטראקציה בין מקצבי איטי (תטא) למקצבים מהירים (גמא). הודות למנגנון זה, המוח יכול לבחור מקורות מידע שונים, כמו גירויים חושיים מהסביבה החיצונית או חוויה חושית מאוחסנת מהזיכרון.
כדי להגיע למסקנות אלה, החוקרים שילבו מודלים חישוביים עם הקלטות ניסיוניות בהיפוקמפוס, אזור מוח המכריע לזיכרון וניווט. הם הבחינו כי בסביבות מוכרות, בהן כבר ידוע חוויות חושיות, נוירונים מעדיפים מצב תקשורת ישיר המאפשר שידור מקליפת המוח האנטורינלית להיפוקמפוס. במצב זה, עדיפות להפעלה מחדש של זיכרון מבוסס. לעומת זאת, כאשר מתמודד עם חידוש, המוח מפעיל מצב אחר שמשלב הפעלה מחדש של זיכרון עם כניסות חושיות חדשות. במצב זה, עדיפות לעדכון זיכרון.
עד כה נהוג היה לחשוב שהשלב של מקצבי המוח האיטיים ארגן את משרעת הפעילות המהירה יותר; עם זאת, מחקר זה מדגים כי הקשר הוא דו כיווני:
עבודה זו מספקת הסבר מכניסטי כיצד המוח משנה בגמישות ערוצי תקשורת בהתאם להקשר. "
Dimitrios Chalkiadakis, המחבר הראשון של המחקר
"על ידי התאמת האיזון בין סוגים שונים של עיכוב, מעגלים מגדירים אילו תשומות לתעדף, בין אם ממסלולי זיכרון או ממידע חושי חדש", מדגיש את החוקר.
באמצעות מסגרת תיאורטית המשלבת נתונים אלקטרופיזיולוגיים מחולדות הבוחנים סביבות חדשות ומוכרות, המומחים זיהו שני מצבי פעולה: באחד, עיכוב העדפה מוביל לאינטראקציות גמא לתטא, ואילו באחר, עיכוב משוב מייצר אינטראקציות ת'טה לגמא. מעגלים עצביים במוח מיישמים באופן טבעי את שני מצבי הקישוריות המעכבת. המחקר מראה כי המעבר ביניהם הוא רציף, ותעדוף זה או אחר תלוי אך ורק בחוזק של חיבורים סינפטיים בין נוירונים במעגל. זה מאפשר להתאים את מצב הפעולה באופן גמיש להקשר ולדרישות הקוגניטיביות.
מעבר לזיכרון
המחקר עולה כי צורה גמישה זו של תיאום בין מקצבי מוח עשויה להתרחב לתפקודים קוגניטיביים אחרים, כמו תשומת לב. למעשה, עבודות אחרונות בבני אדם מציגות דפוסים התואמים את המודל החישובי. זה מצביע על עיקרון כללי של המוח: האיזון בין מעגלים מעכבים הוא המפתח להפניית מידע ברשת החיבורים המורכבת שלו.
"התוצאות שלנו עוזרות לאחד השקפות מנוגדות לגבי מקצבי המוח של תדרים שונים מקיימים אינטראקציה", מסביר מירסו. "במקום להיות מקומי גרידא או בירושה מאזורים קודמים, מקצבים אלה יוצאים מהאינטראקציה בין תשומות חיצוניות לדינמיקה מעכבת מקומית. מנגנון כפול זה מאפשר למוח לייעל את עיבוד המידע בתנאים שונים", מוסיף תעלות.
מעבר לזיכרון וניווט, הממצאים עשויים להרחיב על פונקציות קוגניטיביות אחרות. במבט קדימה, החוקרים מתכוונים להרחיב את המודל שלהם כך שיכלול מגוון גדול יותר של סוגים עצביים ואדריכלות ספציפיים לכל אזור מוח. המטרה היא להבין טוב יותר כיצד משתנה איזון זה בפתולוגיות כמו אפילפסיה, התמכרות או מחלת אלצהיימר: "לימוד הדינמיקה הזו ברמה מכניסטית עשוי בסופו של דבר לעורר אסטרטגיות התערבות טיפוליות חדשות", מסכמים שני המחברים.
עבודה זו התאפשרה בזכות מימון של משרד המדע, החדשנות והאוניברסיטאות הספרדי באמצעות תוכנית פרויקט המו"פ (אתגרי ייצור ידע ומחקר) ומסוכנות המחקר הממלכתית הספרדית ועד מרכזי המצוינות של Severo Ochoa ותוכנית יחידות מצוינות של מריה דה מייזטו.
