Acțiunile contradictorii ale neuronilor explicate

Neuronii din creier au nedumerit oamenii de știință de ceva timp. De ce, pe măsură ce încep să declanșeze mișcări în corp, unii par să efectueze spontan acțiunea opusă a ceea ce se așteaptă?

Oamenii de știință din Stanford cred că au descoperit-o.

Dacă comparați comportamentul unui neuron cu un pendul într-un ceas, lucrurile încep să aibă sens, a spus Mark Churchland, Ph.D., cercetător postdoctoral în inginerie electrică.

O idee clasică este că neuronii sunt codificați în conformitate cu un fel de plan, în care fiecare neuron are o mișcare pe care o preferă, a spus el.

Aceasta înseamnă că un neuron devine cel mai activ înainte și în timpul mișcării preferate, explică el. De exemplu, dacă o persoană ar dori să-și mute piciorul spre dreapta, toți neuronii ar fi activi, dar neuronii care preferă spre dreapta ar prezenta cea mai mare activitate.

„Dar ceea ce am constatat este că un neuron ar putea fi foarte activ înainte, să zicem, de o mișcare spre dreapta, dar apoi să se închidă chiar înainte de mișcarea spre dreapta”, a spus Churchland.

„Sau ar putea fi complet inactiv înainte de o mișcare spre stânga, dar apoi să devină puternic activ în timpul mișcării spre stânga. Dacă încercați să legați activitatea unui singur neuron de acțiunea care are loc, pare nebun. "

Churchland explică în continuare analogia pendulului spunând că, pentru a face un pendul să se învârtă spre dreapta, trebuie mai întâi să-l trageți spre stânga. Pe măsură ce pendulul se leagănă la stânga și la dreapta, se va mișca în direcții diferite în momente diferite, dar toată acțiunea funcționează în continuare pentru a menține timpul potrivit.

„Dacă ai spune că neuronul votează efectiv pentru mișcarea sa preferată, ai spune că votează pentru stânga în acest moment și o zecime de secundă mai târziu votează pentru mișcare spre dreapta și o zecime de secundă după aceea votează pentru altceva ”, a spus Churchland. „Nu ar avea deloc sens”.

„În timp ce votul este ceva care ar trebui să rămână frumos și consecvent în timp, un pendul poate să direcționeze direcții diferite în momente diferite. Dar un pendul are dinamici care sunt consistente în timp, chiar dacă poziția pendulului nu este ”, a spus Churchland.

Churchland și Krishna Shenoy, Ph.D., profesor asociat de inginerie electrică, au reușit să studieze aceste acțiuni ale pendulului neuronal cu maimuțe macaco rhesus, a căror activitate neuronală a fost monitorizată de un computer.

În timpul testului, maimuțele au jucat un joc video „swat the fly”, în care un pătrat se rotea pe ecran, ca o muscă zumzăitoare. Când ateriza (a încetat să mai zgâlțâie), maimuța se învârtea asupra ei.

Jocul le-a permis cercetătorilor să înregistreze activitatea neuronală nu doar în timpul mișcării de muștare, ci și în timpul când maimuțele se pregăteau să se miște.

Cercetarea se găsește în numărul din 4 noiembrie Neuron.

Sursa: Universitatea Stanford