Signali u mozgu sadrže kod za vaš idući pokret
Je li moguće osluškivanjem signala u mozgu otkriti kamo ćete iduće krenuti? Horoshi Ito, znanstvenik s Kavli instituta za sistemsku neuroznanost pri Norveškom sveučilištu znanosti i tehnologije (NTNU) kaže da je moguće. Opis procesa objavljen je u časopisu Nature.
Ito i kolege, uključujući supervizore May-Britta i Edwarda Mosera-dobitnike Nobelove nagrade 2014-e, uzorkovali su specifičnu neuronsku vezu kako bi otkrili da li je lokacija mehanizma ono što omogućuje životinjama kodiranje plana da s jednog mjesta dođu na drugo. Njihova studija potvrđuje da taj put, od medijalnog prefrontalnog korteksa preko jezgre talamusa do hipokampusa, služi upravo tome.
Kod koji predviđa ponašanje
Istraživači su osmislili studiju koja im je pomogla u razumijevanju signalizirajućeg puta. Promatrali su kretanje posebno treniranih štakora u T-labirintu. Hiroshi Ito izjavio je: „ Naučili smo da diferencijalna snaga okidanja specifičnih neurona točno predviđa putanju koju će životinja odabrati.“
Dok su štakori trčali u labirintu mjerila su se elektrofiziološka očitanja iz prefrontalnog korteksa, talamusa i hipokampusa. Istraživači su zatim analizirali aktivnost neurona u trenutku kad je štakor morao odlučiti skrenuti lijevo ili desno na nadolazećem raskrižju.
Put odluke
Istraživači od prije znaju za neuronsku vezu od prefrontalnog korteksa preko talamusa do CA1 područja hipokampusa. Međutim, poveznice nema do područja CA3 koje je smješteno tik do CA1. Znajući to, istraživači su prvo pokušali detektirati razliku u kodiranju između dva područja koje bi reflektiralo putanju koju će štakor izabrati. Otkrili su jasnu razliku; CA1 pokazivala je znatno puno više kodiranja za nadolazeći izbor no CA3.
Kod je bio vidljiv u intenzitetu okidanja, ali ne i u kojoj stanici točno. Za razumijevanje kako to radi zamislite članove zbora koji svi pjevaju istu pjesmu, ali prilikom svake izvedbe neki drugi glas je glasniji na istom mjestu skladbe. Riječi, melodija i pjevači su isti, ali promjena u glasnoći svakog glasa mijenja izvedbu. S obzirom na to da su bili upoznati sa „zborom“ istraživači su potražili dirigenta i našli ga u frontalnom korteksu.
Znanstvenici su od ranije znali da se kod za izbor putanje može pronaći u CA1. Novo istraživanje pokazalo je da je sličan kod prisutan i u nucleus reuniens, dijelu talamusa te u prednjem cingularnom korteksu i prelimbičkom korteksu koji su smješteni u medijalnom prefrontalnom korteksu. Znanstvenici su nastavili istraživati gdje se signali javljaju te su testirali doprinos veze između medijalnog prefrontalnog korteksa i nucleus reunions. Koristeći dva različita pristupa blokirali su signal u nucleus reunions te dokazali da bez te veze CA1 gubi kod za nadolazeći izbor putanje. To potvrđuje da kod treba obje komponente, baš kao što zbor treba dirigenta.
„Planiranje našeg kretanja do željene lokacije traži više od same mape mjesta gdje smo,“ kaže profesor May-Britt Moser. „ Istovremeno moramo imati osjećaj toga gdje smo i gdje želimo biti. Čini se da stanice upletene u navigaciju koriste i unutarnje i izvanjske indicije da odrede točnu lokaciju, a na vrhu uzorka okidanja je kod diferencijalnog intenziteta okidanja koji sadrži informaciju o sljedećem pokretu.“
Čini se da je taj uzorak pod vodstvom prefrontalnog korteksa, područja mozga koje je kod primata zaduženo za donošenje odluka i izvršne funkcije.
„Vjerujemo da ova otkrića potvrđuju da je ta veza, zadužena za namjerni pokret, ključna pri izboru mjesta kretanja kod životinja,“ izjavio je Moser. „Podaci također dokazuju ulogu talamusa u dalekometnoj komunikaciji između kortikalnih regija.“