Erkunden Sie das Gehirn auf eine neue Weise: Forscher Datensätze Neuronen zu verstehen, Wahrnehmung

Erkunden Sie das Gehirn auf eine neue Weise: Forscher Datensätze Neuronen zu verstehen, Wahrnehmung

2019-10-01

Wo ist Waldo?

Ob wir sind auf der Suche nach Waldo oder unsere Schlüssel in ein Zimmer von Unordnung, wir Tippen in einen Teil der frontalen region des Gehirns bei der Durchführung visuelle, Ziel-bezogenen Aufgaben. Einige von uns es auch tun, während für andere es ein bisschen schwierig.

Ein West Virginia University-Forscher zu untersuchen, warum, und was genau dieser Teil des Gehirns, genannt die pre-supplementary motor area, hat bei der Suche ein.

Finden Sie heraus, Shuo Wang, assistant professor für Chemie und biomedizinische Technik, nahm die seltene Gelegenheit, Aufzeichnung einzelne Neuronen mit Elektroden implantiert bei Epilepsie-Patienten. Er fand Neuronen, die signalisiert, ob das Ziel, eine visuelle Suche, die gefunden wurde, und wenn nicht, wie lange die Patienten waren auf der Suche für das Element.

Dies deutet darauf hin, dass die Prä-SMA trägt zu zielgerichtetem Verhalten durch die Signalisierung Ziel der Erkennung und der verstrichenen Zeit seit dem start einer Suche, unabhängig von der Aufgabe.

Es kann das erste mal haben die Wissenschaftler identifizierten Neuronen im menschlichen pre-SMA, der stellen-Suche Ziele, Wang sagte.

Diese Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis der kognitiven Aspekte von Erkrankungen wie der Parkinson-Krankheit und Schizophrenie, die im Zusammenhang mit Dysfunktion der pre-SMA, sagte er. Ähnlich, pre-SMA Hyperaktivität ist eine häufige Beobachtung bei Menschen mit Autismus.

Wang Forschung, die in Zusammenarbeit mit Ueli Rutishauser, Extraordinarius für Neurochirurgie, und Adam Mamelak, professor für Neurochirurgie, beide vom Cedars-Sinai Medical Center, und Ralph Adolphs, professor für Biologie, vom “ California Institute of Technology, veröffentlicht in führenden Neurologie-Zeitschrift Brain.

„Das Gehirn hat etwa hundert Milliarden Neuronen,“ sagte Wang, der ein Teil des Rockefeller Neuroscience Institute. „Nur wenige Labore können sich an der Aktivität von einzelnen Neuronen beim Menschen. Ähnliche Aufnahmen wurden gemacht in hippocampus und amygdala, die Gehirn-Bereiche, die wichtig für das Gedächtnis, für viele Jahre. Allerdings Aufnahmen in der pre-SMA, sind sehr selten. Unser neues Papier ist eines der wenigen Papiere, die berichtet haben, auf die menschliche pre-SMA mit dieser Technik.“

Das Epilepsie-Patienten nahmen an der Studie wurden in der invasiven anfallsaufzeichnung im Cedars-Sinai Medical Center in Los Angeles. Wang und seine Mitarbeiter durchgeführt, gleichzeitige Aufnahmen von Augenbewegungen und die einzelnen Neuronen in der Patienten, während Sie ausgeführt wurden, ein memory-guided visual search-Aufgabe. Sie haben es geschafft, Rekord 182 einzelnen Neuronen in neun Patienten.

„Wir piggyback auf ein klinisches Verfahren—wurden die Patienten in unsere monitoring-Einheit wartet Anfälle auftreten,“ Mamelak sagt. „Wir haben uns geändert Tiefe Elektroden, die implantiert werden, zu überwachen Anfälle, zum aufzeichnen der Aktivität der einzelnen Nervenzellen und zu beobachten, Ihre Aktivität während unsere Aufgabe. Dies ist derzeit ein Möglichkeit, einen Blick auf die Aktivität von einzelnen Neuronen beim Menschen.“

Während der goal-directed visual Aufgabe, die Patienten durchgeführt, die Patienten wurden gebeten, zu finden, ein Objekt oder Gesicht liegt unter einer Reihe von anderen Elementen auf dem Bildschirm dargestellt. Während dieser Aufgabe, die Forscher fanden, dass 40 Prozent der Neuronen signalisiert werden, ob ein aktuell fixierten Punkt war der gesuchte.

Wang und seine Kollegen weiter behandelt diese zwei Fragen: 1. Tun pre-SMA-Neuronen signal-Ziel-Erkennung als solche oder eher die Notwendigkeit, um anzugeben, wie eine Taste drücken (ein Teil des Experiments aufgefordert, die Patienten reagieren mit einer button box)? 2. Tun pre-SMA-Neuronen-signal-Erkennung von Zielen, unabhängig von der form angegeben?

„Wir analysierten die gleichen Neuronen in allen drei Aufgaben und festgestellt, dass das Ziel Reaktion war, unabhängig von der Motorleistung, das format der such-und einem explizit definierten such-Stichwort. Dies zeigt, dass diese Signale werden von einer abstrakten kognitiven Natur“, Rutishauser, sagte.

„Unsere Daten unterstützen die Ansicht, dass die Dysfunktion in der pre-SMA manifestieren könnte in ärmeren Fähigkeit zur Durchführung von zielgerichteten Verhaltensweisen, wie die Suche nach einem Element in einem vollgestopften Zimmer“, sagte Wang.