Gesundheit

Gehirn primitiven sensorischen region beteiligt sich auch in anspruchsvollen lernen

Columbia Neurowissenschaftler haben gezeigt, dass ein einfaches Gehirn-region, bekannt für die Verarbeitung der grundlegenden sensorischen Informationen, kann Sie auch leiten, komplexe Kunststücke der mentalen Aktivität. Die neue Studie mit Mäusen haben gezeigt, dass die Zellen im somatosensorischen Kortex, der Hirnregion verantwortlich für touch, spielen auch eine wichtige Rolle in der Belohnung lernen, die anspruchsvolle Art des Lernens ermöglicht es dem Gehirn zu verknüpfen einer Aktion mit einem angenehmen Ergebnis. Es ist die Grundlage dafür, wie wir verbinden unsere Arbeit im Büro, Gehalt, oder, dass Eine auf das Studium haben wir in der Vorbereitung für den test.

Die neue Forschung, heute veröffentlicht in Cell Reports, liefert Beweise dafür, dass lernen und Gedächtnis sind nicht nur ein paar ausgewählte Bereiche, sondern kann, durchdringen das Gehirn.

„Unsere Gehirne sind meisterhaft zu machen, verbindungen oder Assoziationen, zwischen scheinbar disparaten Stücke von Informationen, aber wenn diese Verbände sind gespeichert wurde, blieb eine ungelöste Frage“, sagte Randy Bruno, PhD, ein principal investigator an der Columbia ‚ s Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute und die Studie leitende Autor. „Mit der heutigen Forschung haben wir nicht nur miterlebt, die diese Verbände bilden in Echtzeit auf der Ebene einzelner Gehirnzellen, aber wir haben auch gezeigt, dass diese Art des Lernens tritt auf, in einer Hirnregion, die war nicht gedacht, um die Kapazität zu tun.“

Die meisten Zellen sind aus einem Zellkörper, sondern Neuronen haben eine mehr komplizierte Form; Sie haben Zweige ragen nach außen aus dem Körper. Diese baumartige Verzweigungen, die sogenannten Dendriten, erweitern können, aus einer einzigen Zelle Tausende, Verbindung und senden elektrische Impulse an die Dendriten der benachbarten Neuronen.

Die Organisation und das layout der Dendriten ist besonders interessant in der somatosensorischen Hirnrinde. Wie eine N-Tier-Kuchen, es enthält sechs unterschiedliche Ebenen. Jede Schicht sieht ein wenig anders aus.

„Neuronen im somatosensorischen Kortex sind tief in den Schichten fünf oder sechs, aber Ihre Dendriten erstrecken sich auch bis in die oberste Ebene,“, sagte Dr. Bruno, der auch ein associate professor für Neurowissenschaften an der Columbia Vagelos College of Physicians und Chirurgen. „Das Ergebnis ist ein Komplexes Netz von Dendriten Befüllen des somatosensorischen Kortex die oberste Schicht, die wie ein Blätterdach eines dichten Waldes.“

Während die überwachung der Tätigkeit in diesen Dendriten, die Forscher trainierten Mäusen, führen Sie eine einfache sensorische Aufgabe. Die Mäuse Ihre schnurrhaare zu spüren, eine kleine Stange in einen abgedunkelten Raum. Einmal finden sich die pole, die Tiere zogen einen Hebel, der, veröffentlicht am Wasser als Belohnung.

„Da diese Aufgabe beinhaltete die Tiere‘ Gefühl von Berührung, erwarten wir, dass Dendriten im somatosensorischen Kortex ausgelöst, wenn die schnurrhaare berührt die Stange, die Sie haben,“ sagte Dr. Bruno. „Aber während der zweite Teil der Aufgabe, wenn das Tier erhielt den Wasser-Belohnung, die gleichen Dendriten feuerte ein zweites mal-etwas, was wir nicht erwartet hatten.“

Diese Beobachtung, die verknüpften sensorischen Dendriten direkt zu belohnen lernen, war rätselhaft. Belohnung lernen ist der Prozess, durch die das Gehirn verbindet eine Sequenz von Aktionen, um ein Wohlfühl-Gefühl, und ist somit eher wahrscheinlich wiederholen Sie diese Aktionen. Jahrzehntelange Forschung hat gezeigt, Belohnung, lernen geführt zu werden, die von verschiedenen Regionen des Gehirns, aber wenig Aufmerksamkeit wurde auf die sensorischen Kortex.

Stattdessen konventionelle Weisheit argumentiert, dass der sensorische Kortex lediglich relais grundlegende Informationen über einen äußeren Reiz, wie die schnurrhaare berühren einer Stange. Diese Informationen gesendet wird, einem Verein, der cortex, die sammelt und organisiert die Informationen für die weitere Verarbeitung im frontalen cortex, des Gehirns anspruchsvollere Regionen.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Gehirn beginnt, lernen komplexe Zusammenhänge früher als bisher angenommen“, sagte Dr. Bruno.

In der Tat, wenn die Forscher dann entfernt, der pole, Tiere, die darauf trainiert worden waren, in der die Aufgabe hatte, eine weitere überraschung. Die Tiere sensorischen Dendriten noch entlassen werden, wenn Sie waren gegeben, Wasser. Durch Kontrast, das Wasser hatte keine Wirkung auf die neuronale Aktivität in den Tieren, die nie gelernt haben, die Aufgabe, zu zeigen, dass der Verein eine erworbene.

Warum das Gehirn sich weiter entwickelt haben, nutzen die scheinbar einfache Zellen des Gehirns, die für lernen, Dr. Bruno schlägt vor, dass es vielleicht ein Weg für das Gehirn, um einen Kopf beginnen.

„Einfache Assoziationen werden können, lernten schneller und besser, wenn die primären sensorischen Bereiche Schulter einen Teil der Arbeit am Anfang“, sagte Dr. Bruno. „Zum Beispiel lernen, dass STOPP-Schilder sind rot und haben eine klare Form können Sie zu Bremsen beginnen, lange bevor Sie tatsächlich die Worte Lesen AUFHÖREN — eine Fähigkeit, die deutliche Vorteile für das überleben.“

Vorwärts gehend, eine der wichtigsten offenen Fragen ist, ob eine Chemische Freisetzung in den somatosensorischen Kortex hinter der Wohlfühl-Gefühl, dass Laufwerke Belohnung lernen.

„Die Chemische Dopamin ist der wichtigste Treiber der Belohnung lernen in anderen Hirn-Bereichen, aber Dopamin ist weitgehend abwesend in den somatosensorischen cortex“, sagte Dr. Bruno. „Es muss eine vergleichbare, neuromodulator im Spiel, und das ist etwas, was wir aktiv erforschen.“