Studie zeigt: Mysterious Vermittler des Gehirns

Eine geheimnisvolle Region tief im menschlichen Gehirn könnte sein, wo wir durch den Ansturm der Reize aus der Außenwelt zu sortieren und sich auf die Informationen, um unser Verhalten und das Überleben am wichtigsten, haben Princeton University Forscher fanden .

Die Forscher berichten in der Fachzeitschrift Wissenschaftdass ein Bereich des Gehirns genannt pulvinar regelt die Kommunikation zwischen Cluster von Gehirnzellen , wie unser Gehirn konzentriert sich auf die Menschen und Objekte , die unsere Aufmerksamkeit erfordern. Wie eine Telefonistin , macht der pulvinar sicher, dass getrennte Bereiche des visuellen Kortex - die visuelle Informationen verarbeitet - werden über die gleiche externe Informationskommunikations , erklärt der Hauptautor Yuri Saalmann , Associate Research Scholar in der Princeton Neuroscience Institute ( PNI) . Ohne Anleitung durch die pulvinar , eine wichtige Beobachtung , wie ein entgegenkommendes Bus als man die Straße überqueren konnte in einem Durcheinander von anderen Reizen verloren gehen.

Saalmann sagte, diese Erkenntnisse auf , wie das Gehirn überträgt Informationen könnten um neue Wege des Verstehens und der Behandlung der Aufmerksamkeits -bedingten Erkrankungen wie Aufmerksamkeits-Defizit- Hyperaktivitätsstörung (ADHS ) und führen Schizophrenie . Saalmann arbeitete mit leitender Forscher Sabine Kastner , Professor in der Abteilung für Psychologie und der Princeton Neuroscience Institute ; und PNI Forscher Xin Li, wissenschaftlicher Mitarbeiter ; Mark Pinsk , eine professionelle Fach ; und Liang Wang, ein Postdoc- Research Associate .

Die Forscher eine neue Technik entwickelt , um eine direkte Kommunikation zwischen Gruppen der Neuronen im visuellen Cortex und Pulvinar verfolgen. Das Team produziert neuronale Verbindung Karten mittels Magnetresonanztomographie ( MRI ) , Dann platziert Elektroden in diese identifizierten Kommunikationswege zu Gehirnsignale von Makaken zu überwachen. Die Forscher , die Affen trainiert , um ein Videospiel , in dem sie verwendet werden, visuelle Hinweise , um eine bestimmte Form durch ablenkende Informationen umgeben zu spielen. Da die Makaken konzentriert , könnte Saalmann und seine Kollegen sehen, dass die pulvinar gesteuert , welche Teile des visuellen Kortex gesendeten und empfangenen Signale .

Saalmann erläutert die Princeton Ergebnisse wie folgt :

" Ein grundlegendes Problem für das Gehirn ist, dass es zu viele Informationen in unserer natürlichen Umgebung , damit es im Detail gleichzeitig verarbeitet werden. Das Gehirn statt selektiv konzentriert sich auf , oder kümmert sich um die Menschen und Objekte am relevantesten für unser Verhalten zu der Zeit und filtert den Rest. zum Beispiel , wie wir überqueren einen belebten Straße , unser Gehirn Blöcke aus der Hektik der Menge hinter uns, mehr auf einem entgegenkommenden Bus zu konzentrieren.

" Die Übertragung von verhaltensrelevanten Informationen zwischen den verschiedenen Teilen des Gehirns fest synchronisiert ist. Als ein Gehirnbereich sendet ein Signal über unsere Umwelt , wie zum Beispiel , dass ein Bus nähert, ist eine andere Gehirnbereich bereit , sie zu empfangen und darauf zu reagieren , wie beispielsweise durch mit uns über die Straße schneller. Eine anhaltende Frage in Neurowissenschaften Ist jedoch, wie genau verschiedenen Hirnarealen zu synchronisieren, so dass wichtige Informationen nicht in den anderen Reizen überfluten unser Gehirn verloren .

"Unsere Studie legt nahe, dass ein geheimnisvoller Bereich in der Mitte des Gehirns, die pulvinar wirkt als Telefonistin zwischen Gebieten auf das Gehirn die Oberfläche wie die visuellen Kortex , die visuelle Informationen verarbeitet . Wenn wir darauf achten, wichtige visuelle Informationen , die pulvinar bekannt sorgt dafür, dass Informationen , die zwischen Gruppen von Neuronen ist konsistent und relevant für unser Verhalten.

"Diese Ergebnisse konnte das Verständnis der neuronalen Mechanismen der selektiven Aufmerksamkeit und wie das Gehirn übermittelt Informationen zu gelangen. Dies ist ein notwendiger Schritt bei der Entwicklung effektiver Strategien für die Behandlung medizinischer Störungen, die durch ein Versagen der Mechanismen Aufmerksamkeit . Diese Bedingungen umfassen ADHD , Schizophrenie und räumliche Vernachlässigung , die die Unfähigkeit, Reize oft folgende beobachtet zu erkennen ist Schlaganfall .

"Für unsere Studie bildeten wir Affen , der ein Video -Spiel , in dem sie darauf geachtet, visuelle Hinweise , um unterschiedliche Ziel Formen erkennen zu spielen. Wir gleichzeitig die Hirnaktivität im pulvinar und zwei verschiedene Bereiche des visuellen Kortex aufgenommen . Wir konnten sehen, eine klar Binde- Weg von einem Teil des Kortex zu einem anderen sowie Binde- Wege von der pulvinar zum Kortex . Wenn die Affen darauf geachtet, die visuelle Hinweise , schickte der pulvinar elektrische Impulse an bestimmte Gruppen von Gehirnzellen in der Sehrinde zu synchronisieren ihnen zu ermöglichen, effektiv zu kommunizieren.

" Eine Herausforderung, in dieser Studie war , dass wir brauchten, um die Aktivität der Zellen, die " sprechenden " wurden direkt miteinander , so dass wir die Linie der Kommunikation verfolgen konnte aufzeichnen. Aber es gibt Milliarden von Gehirnzellen. Traditionell finden eine Zelle -zu- Zellverbindung ist so wahrscheinlich wie zufälliges Auswählen zwei Personen reden auf Handys in verschiedenen Teilen der New York City und entdecken, dass sie miteinander sprechen .

"To " zu hören in " auf einem direkten Gespräch Zelle , einen neuen Ansatz der Verwendung von Elektroden , um Gruppen von Gehirnzellen, die anatomisch verbunden waren, entwickelten wir aufnehmen . Wir ersten abgebildeten neuronalen Verbindungen im Gehirn via Diffusions-Tensor- Bildgebung, die ein MRI-Scanner verwendet , um messen die Bewegung von Wasser entlang neuronaler Verbindungen . Wir haben dann verwendet diese Bilder an die Elektroden an den Endpunkten der neuronalen Verbindungen durch die pulvinar und der Sehrinde gemeinsamen implantieren.

"Die Zuordnung dieser Kommunikationsnetze und unsere Feststellung , daß die pulvinar ist entscheidend , um die Aufmerksamkeit auffordert eine neue Betrachtung der Mechanismen hinter höheren kognitiven Funktion. Wir fordern den gemeinsamen Vorstellung, dass diese Funktionen hängen ausschließlich von der Hirnrinde , die die äußerste Schicht des Gehirns für die Entscheidungsfindung , die Aufmerksamkeit und die Sprache , unter anderen Fähigkeiten verantwortlich. Es zeigt auch, dass die vorherrschende Meinung , dass visuelle Information ist ausschließlich über ein Netz von Gebieten in der Sehrinde übertragen muss überarbeitet werden, um die pulvinar als wichtiger Regulator der neuronalen schließen Übertragung. "