Vědci objevili skrytý mozkový okruh, který přepisuje vidění
Jak bdělí nebo aktivní jsme, pomáhá rozhodnout, co náš mozek zviditeľní nebo ignoruje v tom, co vidíme.
Úvod
Vědci z MIT zjistili, že způsob, jakým vnímáme svět, je silně ovlivněn naší úrovní bdělosti nebo aktivity. Části mozku odpovědné za plánování a řízení vysílají specializované signály, které buď posilují, nebo potlačují vizuální detaily. Tyto oblasti se zdají navzájem vyvažovat, což umožňuje zaostřit na důležité informace, zatímco potlačují rušivé podněty. Studie ukazuje, že naše vidění je neustále formováno naším vnitřním stavem.
Vztah mezi chováním a vizuálním zpracováním
Vidění určuje chování zvířat, ale nové výzkumy z MIT ukazují, že tento vztah funguje oběma směry. Studie publikovaná 25. listopadu v časopise Neuron ukazuje, že chování a vnitřní podmínky přímo ovlivňují, jak je vizuální informace zpracovávána. U myší prefrontální kůra, která slouží jako hlavní centrum pro exekutivní kontrolu, vysílá přizpůsobené signály do oblastí zapojených do vidění a pohybu. Tyto signály upravují fungování těchto oblastí v závislosti na faktorech jako je bdělost myši a zda se aktivně pohybuje.
Vyšetřování přizpůsobených signálů z prefrontální kůry
Vědci dlouho navrhovali, včetně Surova kolegy Earla K. Millera z MIT, že prefrontální kůra může řídit aktivitu vzdálenějších oblastí mozku. Cílem nové studie bylo určit, zda prefrontální kůra vysílá jeden široký typ signálu, nebo zda vytváří odlišné zprávy pro různé cílové oblasti. Hlavní autorka a postdoktorandka v Surově laboratoři Sofie Ährlund-Richter rovněž usilovala o identifikaci konkrétních neuronů, které tyto signály přijímají, a o to, jak komunikace ovlivňuje zpracování dat.
Různé role prefrontálních regionů
Tým odhalil řadu nových poznatků. Dvě oblasti v prefrontální kůře, orbitofrontální kůra (ORB) a anterior cingulární oblast (ACA), byly shledány jako důležité pro přenos informací o vzrušení a pohybu do dvou dalších regionů: primární vizuální kůry (VISp) a primární motorické kůry (MOp). Tyto zprávy mají zdá se unikátní účinky. Například vyšší úroveň vzrušení zvýšila tendenci ACA pomáhat VISp vyostřit vizuální reprezentace. Nicméně ORB se stala vlivnou pouze při velmi vysokém vzrušení, a její účast se zdála oslabovat jasnost vizuálního kódování. Podle Ährlund-Richter by ACA mohla pomoci mozku zaměřit se na potenciálně důležité vizuální detaily, zatímco ORB by mohla snížit pozornost k rušivým nebo příliš silným podnětům.
Mapování a sledování mozkových okruhů
Aby lépe porozuměli zapojeným cestám, Ährlund-Richter provedla podrobné anatomické mapování spojení, která ACA a ORB vytvářejí s VISp a MOp. V dalších experimentech se myši volně pohybovaly na kole a sledovaly strukturované obrázky nebo realistické filmy při různých úrovních kontrastu. V určitých okamžicích malé vzduchové nárazy zvyšovaly úroveň vzrušení zvířat. Během těchto úkolů vědci zaznamenávali aktivitu neuronů v ACA, ORB, VISp a MOp, přičemž zvláštní pozornost věnovali signálům putujícím podél axonů spojujících prefrontální a zadní oblasti.
Jak vzrušení a pohyb mění vizuální zpracování
Když tým zkoumal přenášené informace a neuronovou aktivitu, objevilo se několik konzistentních vzorců. Neurony ACA předávaly podrobnější vizuální informace než neurony ORB a byly citlivější na změny kontrastu. Aktivita ACA rovněž úzce sledovala úroveň vzrušení, zatímco ORB reagovaly pouze tehdy, když úroveň vzrušení dosáhla vysokého prahu. Při signálování do MOp obě oblasti přenášely informace o rychlosti běhu. Při signálování do VISp však pouze indikovaly, zda se myš pohybuje nebo zůstává klidná. Dva prefrontální regiony rovněž předávaly informace o vzrušení a malé množství vizuálních detailů do MOp.
Specializovaný model zpětné vazby z prefrontální kůry
Naše data podporují model zpětné vazby z PFC, který je specializovaný jak na úrovni subregionů PFC, tak na úrovni jejich cílových oblastí, což umožňuje každému regionu selektivně formovat cílově specifickou kůrovou aktivitu namísto globální modifikace.
Výzkum byl podporován postdoktorskou stážou Wenner-Gren, Národními instituty zdraví a nadací Freedom Together.
