University of Pennsylvania Forscher haben einen weiteren Fortschritt im Verständnis, wie das Gehirn Fehler durch unerwartete sensorische Ereignisse verursacht erfasst werden. Diese Art der Fehlererkennung ist das, was das Gehirn , um aus ihren Fehlern , die entscheidend zur Verbesserung der Feinmotorik ist zu lernen.
Ihre bisherige Arbeit erklärt , wie das Gehirn kann wahre Fehlersignale von Rauschen zu unterscheiden ; ihre neuen Erkenntnisse zeigen, wie es kann den Unterschied zwischen Fehler unterschiedlich groß zu erzählen. Feinabstimmung ein Tennis dienen beispielsweise erfordert , dass das Gehirn zu unterscheiden , ob es braucht, um eine geringfügige Korrektur vorzunehmen , wenn der Ball kaum schießt am Tor vorbei oder eine viel größere Korrektur , wenn es weg .
Die Studie wurde von Javier Medina , Assistant Professor in der Abteilung für Psychologie in Penns School of Arts führte
Es wurde in der Fachzeitschrift eLife veröffentlicht .
Unsere Bewegungen werden von Neuronen als Purkinje -Zellen bekannt gesteuert. Jeder Muskel empfängt Anweisungen von einer engagierten Gruppe von Hunderten dieser Gehirnzellen. Die von jedem Satz von Purkinje-Zellen gesendet Anweisungen sind ständig gut von Kletterfasern , eine spezialisierte Gruppe von Neuronen, die Benachrichtigung Purkinje-Zellen , wenn eine unerwartete Reiz auftritt abgestimmt .
" Ein unerwarteter Stimulus ist oft ein Zeichen , dass etwas schief gegangen ist «, sagte Medina , " Wenn dies geschieht , Kletterfasernsenden Signale an die damit verbundenen Purkinje-Zellen , die ein Fehler aufgetreten ist . Diese Purkinje-Zellen können dann Änderungen an den Fehler zu vermeiden, in die Zukunft. "
Diese Fehlersignale werden in mit zufälligen Zündungen der Kletterfasernjedoch vermischt und Forscher waren lange verwirrt darüber, wie das Gehirn sagt die Differenz zwischen diesem Lärm und der nützliche , Fehler im Zusammenhang mit Informationen, die es braucht, um Motorsteuerung zu verbessern.
Medina und sein Team zeigten den Mechanismus hinter dieser Differenzierung in einer Studie veröffentlicht in diesem Jahr. Durch die Verwendung einer nicht-invasiven Mikroskopietechnik , die die Purkinje-Zellen von Mäusen, wach und aktiv überwachen könnte , konnten die Forscher das Niveau zu messen Kalzium Innerhalb dieser Zellen, wenn sie empfangen Signale von Kletterfasern .
Die unerwarteten Reize in diesem Experiment waren zufällige Luftstöße auf das Gesicht , die die Mäuse zu blinken verursacht . Die befindet Purkinje-Zellen Forscher, dass die Mäuse Augenlider kontrollieren und sah, dass Kalziumspiegel für Neuroplastizität notwendig , dh die Fähigkeit des Gehirns , zu lernen , waren größer, wenn die Mäuse bekamen ein Fehlersignal durch einen Luftstoß ausgelöst , als sie waren nach einem Zufallssignal .
Während in der Lage , eine solche Unterscheidung zu treffen ist entscheidend für die Fähigkeit des Gehirns zur Motorsteuerung zu verbessern, wird weitere Informationen zur Feinabstimmung es brauchten.
"Wir wollten sehen, ob die Purkinje-Zellen könnte der Unterschied nicht nur zwischen zufälligen Zündungen und wahren Fehler -Signale , sondern auch zwischen kleineren und größeren Fehlern zu erzählen «, sagte Medina .
In ihrer neuen Studie , die Forscher die gleiche Versuchsaufbau , mit einem entscheidenden Unterschied . Sie benutzten Luftstößeunterschiedlicher Dauer : 15 Millisekunden und 30 Millisekunden .
Was sie gefunden, daß das Augenlid -assoziierten Purkinje Zellen mit unterschiedlichen Mengen an Calcium in Abhängigkeit von der Länge der Blätterteig gefüllt ist; die längeren produziert größere Spitzen in der Kalziumspiegel .
Zusätzlich sah die Forscher, dass verschiedene Prozentsätze des Augenlides bezogenen Purkinje Zellen reagieren auf die Länge des puff abhängig .
" Zwar gibt es eine große Population von Kletterfasern , die Fehler -bezogene Informationen an die zuständigen Purkinje-Zellen geben kann , wenn sie etwas Unerwartetes begegnet , nicht alle von ihnen jedes Mal Feuer «, sagte Medina . "Wir haben gesehen , dass es Daten in der Anzahl der Kletterfasern , die das Feuer. Die längeren Zügen entsprach mehr KletterfasernSenden von Signalen an die Purkinje-Zellen codiert. "
Ihre Studie könnte dazu beitragen, zu erklären, wie Übung macht den Meister , auch wenn Fehler sind unmerklich klein.
" Wenn Sie einen kurzen und einen langen puff puff fühlte , Sie nicht in der Lage zu sagen, welches war , die sein könnte , aber Purkinje-Zellen können den Unterschied zu erkennen «, sagte Medina . "Der Unterschied zwischen einem " sehr gut " und ein 'awesome ' Tennis dienen beruht auf der Lage, Fehler noch so winzig wie , dass zu unterscheiden. "