كيف تعمل بوصلة الدماغ الداخلية

ملخص: سلطت النتائج ضوءًا جديدًا على كيفية توجيه الدماغ لنفسه في بيئة متغيرة وكيف يمكن أن تتدهور عمليات الملاحة الطبيعية نتيجة لمرض الزهايمر.

مصدر: جامعة ماكجيل

من خلال مراقبة النشاط العصبي مع التطورات الحديثة في تقنيات تصوير الدماغ ، اكتسب العلماء رؤى جديدة في منطقة الدماغ.

سلطت النتائج الضوء على الكيفية التي يعيد بها الدماغ توجيه نفسه في البيئات المتغيرة – وحتى العمليات التي يمكن أن تسوء في الأمراض التنكسية مثل الخرف ، مما يترك الناس ضائعين ومشوشين.

يقول مارك براندون ، الأستاذ المشارك في الطب النفسي بجامعة ماكجيل والباحث في دوغلاس ريسيرش مركز. شارك في قيادة البحث مع زكي عجابي ، خريج جامعة ماكجيل والآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة هارفارد.

قراءة بوصلة الدماغ الداخلية

لفهم كيفية تأثير المعلومات المرئية على البوصلة الداخلية للدماغ ، قام الباحثون بتعريض الفئران لعالم افتراضي مشوش أثناء تسجيل النشاط العصبي للدماغ.

باستخدام أحدث التطورات في تكنولوجيا تسجيل الخلايا العصبية ، سجل الفريق البوصلة الداخلية للدماغ بدقة غير مسبوقة.

سمحت هذه القدرة على فك الشفرة الدقيقة لاتجاه الرأس الداخلي للحيوان للباحثين بالتحقيق في كيفية دعم خلايا اتجاه الرأس ، التي تشكل البوصلة الداخلية للدماغ ، قدرة الدماغ على التكيف مع البيئات المتغيرة.

على وجه الخصوص ، حدد فريق البحث ظاهرة تسمى “ اكتساب الشبكة ” التي سمحت للفئران بإعادة تنظيم البوصلة الداخلية للدماغ بعد التشوش.

يقول عجابي: “يبدو الأمر كما لو أن الدماغ لديه آلية لتنشيط” زر إعادة الضبط “الذي يسمح له بإعادة ضبط بوصلته الداخلية بسرعة في المواقف الفوضوية”.

على الرغم من أن الحيوانات في هذه الدراسة تعرضت لتجارب بصرية غير طبيعية ، إلا أن المؤلفين يجادلون بأن مثل هذه المشاهد ذات صلة بالفعل بالتجربة البشرية الحديثة ، خاصة مع الانتشار السريع لتقنية الواقع الافتراضي.

يقول عجبي: “قد تفسر هذه النتائج في النهاية كيف يمكن لأنظمة الواقع الافتراضي التحكم بسهولة في إحساسنا بالتوجه”.

دفعت النتائج فريق البحث إلى تطوير نماذج جديدة لفهم الآليات الأساسية بشكل أفضل.

قال المؤلف المشارك Xue-Xin Wei ، عالم الأعصاب الحاسوبي والأستاذ المساعد في جامعة تكساس: “هذا العمل هو مثال جميل لكيفية عمل الأساليب التجريبية والحاسوبية معًا لتحسين فهمنا لنشاط الدماغ الذي يحرك السلوك”. أوستين.

الأمراض التنكسية

النتائج لها آثار كبيرة على مرض الزهايمر. يقول براندون: “من أولى أعراض الوعي الذاتي لمرض الزهايمر هو أن الناس يصابون بالارتباك والضياع ، حتى في الأماكن المألوفة”.

يأمل الباحثون أن يؤدي فهم أفضل لكيفية عمل البوصلة الداخلية ونظام الملاحة في الدماغ إلى الكشف المبكر عن مرض الزهايمر وعلاجه بشكل أفضل.

عن الدراسة

تمويل: تم دعم هذا البحث من قبل مجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة في كندا والمعاهد الكندية لأبحاث الصحة.

حول هذا أخبار أبحاث علم الأعصاب

مؤلف: شيرلي كارديناس
مصدر: جامعة ماكجيل
اتصال: شيرلي كارديناس – جامعة ماكجيل
صورة: الصورة في المجال العام

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“ديناميات السكان للخلايا العصبية في اتجاه الرأس أثناء الانجراف وإعادة التوجيهمارك براندون وآخرون. طبيعة

ملخص

ديناميات السكان للخلايا العصبية في اتجاه الرأس أثناء الانجراف وإعادة التوجيه

يعمل نظام اتجاه الرأس (HD) بمثابة البوصلة الداخلية للدماغ ، والتي يتم إضفاء الطابع الرسمي عليها تقليديًا كشبكة جذب حلقة أحادية البعد. على عكس البوصلة المغناطيسية الموحدة عالميًا ، لا يحتوي نظام HD على إطار مرجعي عالمي. بدلاً من ذلك ، يقوم بإرساء المراجع المحلية ، ويحافظ على إزاحة ثابتة عند تدوير المراجع ، وينتقل عند غياب المراجع.

ومع ذلك ، تظل الأسئلة المتعلقة بالآليات الكامنة وراء الإرساء والانحراف بدون حل ويتم التعامل معها بشكل أفضل على مستوى السكان. على سبيل المثال ، من غير الواضح إلى أي مدى يحمل الوصف أحادي البعد للنشاط السكاني في ظل ظروف إعادة التركيب والانجراف.

أجرينا هنا تسجيلات سكانية لخلايا HD المهادية باستخدام تصوير الكالسيوم أثناء الدورات الخاضعة للرقابة من التعرف البصري.

عبر التجارب ، تختلف وظيفة السكان على طول البعد الثاني ، والذي نشير إليه على أنه كسب الشبكة ، خاصة في ظل ظروف التعارض والغموض. يتنبأ النشاط في هذا البعد بإعادة التنظيم وديناميكيات الانجراف ، بما في ذلك سرعة إعادة تنظيم الشبكة.

في الظلام ، حافظ كسب الشبكة على “تتبع الذاكرة” للهوية المعروضة مسبقًا. أظهرت الاختبارات الإضافية أن شبكة HD عادت إلى اتجاهها الأساسي ، ولكن ليس لفترة طويلة ، من التعرض للعلامة المستديرة. يشير هذا الاعتماد التجريبي إلى أن ذاكرة التفاعلات السابقة بين الخلايا العصبية عالية الدقة والإشارات المخصصة يتم الاحتفاظ بها وتؤثر على تمثيل HD الداخلي.

بناءً على هذه النتائج ، نظهر دورة مستمرة من الدوران المرئي الناجم عن المعالم المرئية لتمثيل HD يستمر في الظلام ، مما يدل على إعادة تنظيم تعتمد على التجربة لنظام HD.

أخيرًا ، نقترح نموذجًا حسابيًا لإضفاء الطابع الرسمي على كيفية تكيف البوصلة العصبية بمرونة مع الإشارات البيئية المتغيرة للحفاظ على تمثيل موثوق لـ HD.

تتحدى هذه النتائج الأوصاف الكلاسيكية أحادية البعد لنظام HD وتوفر رؤى حول التفاعلات بين هذا النظام والإشارات التي يستضيفها.