Синхронность между нейронами в разных полушариях мозга может помочь поведенческой адаптации

By Борис Макаров No comments

Синхронизация между нейронами в разных полушариях мозга может помочь в поведенческой адаптации
Предоставлено: Cho et al.

Чтобы выжить и процветать, люди и другие живые организмы должны постоянно приобретать новые стратегии для адаптации своего поведения к меняющимся условиям. Предыдущие исследования показывают, что синхронизация между различными клетками мозга может создавать гибкие состояния мозга, которые способствуют поведенческой адаптации к различным ситуациям.

Организмы часто обнаруживают ритмическую нейронную активность, которая одновременно происходит синхронно в разных частях мозга. Однако нейробиологам пока не удалось определить, важна ли эта синхронизированная деятельность для определенных функций мозга или является просто побочным продуктом организации мозговых цепей.

Интересно, что у людей с психическими расстройствами, такими как шизофрения и аутизм, обнаруживается дефицит синхронности между нейронами. Понимание значения и значения синхронизированной нейронной активности может, таким образом, иметь важные последствия для нескольких областей исследования, включая нейробиологию, психологию и психиатрию.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско в сотрудничестве с учеными из Гарвардского и Стэнфордского университетов недавно провели исследование, посвященное роли гамма-частоты (~ 40 Гц) в синхронизации между префронтальными паревальбуминовыми (PV) интернейронами в мыши, которые приобретают новые ассоциации стимул-вознаграждение. Их статья, опубликованная в Nature Neuroscience, предлагает новое понимание, которое в конечном итоге может улучшить наше понимание паттернов нейронной синхронизации, наблюдаемых у людей, страдающих рядом психических расстройств.

«В настоящее время мы не понимаем, нужно ли исправлять нарушения синхронности, связанные с конкретными психическими расстройствами, чтобы их лечить», — сказал в интервью Medical Xpress Викас Сохал, один из исследователей, проводивших исследование. «В нашем недавнем исследовании мы решили оценить, действительно ли эта синхронность способствует обучению у мышей».

В своем исследовании Сохал и его коллеги использовали подход, известный как оптогенетика, который использует светочувствительные белки, которые могут активировать нейроны, чтобы контролировать синхронность между нейронами в левом и правом полушариях мозга мыши. Это позволило им проверить, влияет ли изменение синхронности этих нейронов на ассоциативное обучение мышей во время экспериментов по кондиционированию.

«Затем мы использовали генетически кодированные индикаторы напряжения — белки, которые изменяют свою флуоресценцию в зависимости от активности нейронов, — чтобы определить, когда специфические нейроны в левом и правом полушарии стали синхронизированными», — пояснил Сохал.

Эксперименты исследователей дали ряд интересных результатов. Во-первых, когда мыши получили информацию, свидетельствующую о том, что некоторые из их ранее изученных ассоциаций больше не действительны, Сохал и его коллеги наблюдали значительное специфическое для типа клеток увеличение гамма-синхронизации между полушариями между PV-нейронами.

Когда исследователи нарушили эти синхронизации с помощью оптогенетики, мыши, по-видимому, продолжали действовать, основываясь на ассоциациях, которые они изучили ранее, не приспосабливая свое поведение к конкретной ситуации. Однако этого не произошло, когда они использовали методы синфазной стимуляции или противофазной стимуляции на других частотах.

«По сути, мы обнаружили, что синхронизация гамма-частоты между определенным классом нейронов, расположенных в префронтальной коре, происходит и необходима во время определенных видов обучения», — пояснил Сохал. «В частности, синхронизация важна, когда мышам приходится пересматривать поведенческую значимость внешних сигналов, например, сигнал, который ранее присутствовал, но не имеет отношения к выполнению задачи, внезапно становится важным».

Сохал и его коллеги собрали ценную новую информацию о роли, которую играет гамма-синхрония между полушариями в поведенческой адаптации мышей, когда они учатся создавать новые ассоциации с наградой. В частности, они обнаружили, что гамма-синхрония необходима для переоценки поведенческой значимости внешних раздражителей (то есть, как можно лучше адаптировать свое поведение в ответ на определенные сигналы в окружающей среде).

В будущем это наблюдение может проложить путь для новых исследований, посвященных изучению влияния гамма-синхронизации на различные типы обучения. В совокупности эти работы могут в конечном итоге улучшить нынешнее понимание того, как этот тип нейронной синхронизации отличается у людей, страдающих определенными психическими расстройствами.

«В наших следующих исследованиях мы хотели бы исследовать, как генерируется гамма-синхрония между полушариями, которую мы представили, и как определенные лекарственные препараты могут ее улучшить», — сказал Сохал./p>

Добавить комментарий