Sinirbilimciler, beynin üst düzey çalışmasının ardındaki süreci keşfediyor

Bilim adamları, neokorteksin ileri besleme ve geri besleme bilgi akışları olarak adlandırılanları bütünleştirdiğini uzun zamandır biliyorlar. İleri beslemeli veriler, beynin duyu sistemleri tarafından periferden (duyularımızdan) neokorteksin yüksek dereceli bölgelerine iletilir. Bu yüksek seviyeli beyin bölgeleri daha sonra duyusal işlemeyi iyileştirmek ve ayarlamak için geri bildirim bilgisi gönderir. Bu ileri geri iletişim, beynin dikkat etmesine, kısa süreli anıları tutmasına ve karar vermesine olanak tanır.

Biyolojik Bilimler Okulu’nda nörobiyoloji ve davranış yardımcı doçenti olan ilgili yazar Gyorgy Lur, “Basit bir örnek, yoğun bir yolu geçmek istediğiniz zamandır” dedi. “Ağaçlar, insanlar, hareket eden araçlar, trafik işaretleri, işaretler ve daha fazlası var. Üst düzey neokorteksiniz, duyu sisteminize, ne zaman karşıya geçeceğinize karar vermek için dikkat edilmesi gerektiğini söyler.”

Daha yüksek ve daha düşük seviyeli sistemler arasındaki etkileşim, bilgi toplamak için her iki yöne de baktığınız zaman ne gördüğünüzü hatırlamamızı da sağlar. “Kısa süreli hafızanız olmasaydı, sadece ileri geri bakar ve asla hareket etmezdiniz” dedi. “Aslında, ileri besleme ve geri bildirim akışlarımız sürekli birlikte çalışmasaydı, reflekslerle yanıt vermek dışında çok az şey yapardık.”

Şimdiye kadar bilim adamları, beyindeki nöronların bu karmaşık süreçlere nasıl katıldığından emin değillerdi. Lur ve meslektaşları, ileri besleme ve geri besleme sinyallerinin neokorteksin parietal bölgelerindeki tek nöronlarda birleştiğini keşfetti. Araştırmacılar ayrıca, farklı kortikal nöron türlerinin iki bilgi akışını belirgin şekilde farklı zaman ölçeklerinde birleştirdiğini ve bu farklılıkları destekleyen hücresel ve devre mimarisini tanımladığını buldular.

Lur, “Bilim adamları, çoklu duyuları birleştirmenin nöronal tepkileri geliştirdiğini zaten biliyorlardı.” Dedi. “Yalnızca bir şey görür ya da duyarsanız, tepki verme süreniz onları iki duyuyla aynı anda deneyimlemeye göre daha yavaştır. Bunu mümkün kılan temel mekanizmaları belirledik.”

Çalışma verilerinin, bir bilgi akışı duyusal ve diğerinin bilişsel olması durumunda aynı ilkelerin geçerli olduğunu öne sürdüğünü kaydetti.

Bu süreçleri anlamak, duyusal işleme bozuklukları, şizofreni ve DEHB gibi nöropsikiyatrik rahatsızlıkların yanı sıra neokorteksteki felçler ve diğer yaralanmalar için gelecekteki tedavileri geliştirmek için kritik öneme sahiptir.

Lur, Öğrenme ve Hafıza Nörobiyolojisi Merkezi, Nöral Devre Haritalama Merkezi ve UC Irvine’deki İşitme Araştırma Merkezi’nin bir üyesidir.

Doktora Tüm nöronal kayıtları ve biyolojik doku çalışmalarını gerçekleştiren aday Daniel Rindner, makalenin ilk yazarı olarak görev yaptı. Laboratuarda doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ikinci yazarı olan Archana Proddutur, duyusal ve bilişsel bilgi akışlarını birleştiren süreçlerin mekanik olarak anlaşılmasına yol açan hesaplamalı modelleme gerçekleştirdi. Araştırmaları Whitehall Vakfı, Ulusal Ruh Sağlığı Enstitüsü, Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü ve Ulusal Sağırlık ve Diğer İletişim Bozuklukları Enstitüsü tarafından desteklendi.