Zhrnutie: Výskumníci demonštrujú, ako sa vizuálna pracovná pamäť udržiava v prepojených oblastiach mozgu u myší.

zdroj: Sainsbury’s Welcome Center

Ako si mozog pamätá telefónne číslo predtým, ako zavolá? Pracovná pamäť je základnou zložkou kognície, pretože umožňuje mozgu dočasne si zapamätať informácie a použiť ich na riadenie budúceho správania.

Zatiaľ čo niekoľko predchádzajúcich štúdií odhalilo zapojenie mnohých oblastí mozgu, stále nie je jasné, ako tieto viaceré oblasti interagujú, aby reprezentovali a udržiavali pracovnú pamäť.

V novej štúdii zverejnenej dnes v temperamentná povahaNeurovedci z UCL Sainsbury Wellcome skúmali vzájomné interakcie medzi dvoma oblasťami mozgu, ktoré zodpovedajú za vizuálnu pracovnú pamäť u myší.

Tím zistil, že konektivita medzi týmito dvoma miestami pracovnej pamäte, parietálnym kortexom a premotorickým kortexom, bola spoločne závislá od momentálnych časových mier.

„Existuje mnoho rôznych typov pracovnej pamäte a za posledných 40 rokov sa vedci snažili zistiť, ako sú zastúpené v mozgu.

povedal Dr. Ivan Voitov, výskumný pracovník v laboratóriu Mrsic-Flogel a prvý autor tohto článku.

Na prekonanie tejto výzvy porovnali výskumníci SWC úlohu, ktorá sa spolieha na pracovnú pamäť, s jednoduchšou úlohou, ktorá sa nespolieha na pracovnú pamäť. V úlohe pracovnej pamäte dostali potkany zmyslový stimul, po ktorom nasledovalo oneskorenie, a potom museli porovnať ďalší stimul so stimulom, ktorý videli pred oneskorením.

To znamená, že počas obdobia oneskorenia potrebovali myši vo svojej pracovnej pamäti zastúpenie prvého stimulu, aby uspeli v úlohe a dostali odmenu. Naopak, v úlohe nezávislej od pracovnej pamäte, rozhodnutie potkanov týkajúce sa sekundárneho stimulu nesúviselo s prvým stimulom.

Porovnaním týchto dvoch úloh boli výskumníci schopní zaznamenať časť nervovej aktivity, ktorá bola založená skôr na pracovnej pamäti ako na bežnej aktivite, ktorá sa týkala iba prostredia úlohy.

Zistili, že väčšina neurálnej aktivity nesúvisela s pracovnou pamäťou a namiesto toho boli reprezentácie pracovnej pamäte zahrnuté do „vysokorozmerných“ vzorcov aktivity, čo znamená, že iba malé výkyvy okolo priemernej činnosti jednotlivých buniek niesli spolu informácie o pracovnej pamäti.

Aby pochopili, ako sa tieto reprezentácie zachovávajú v mozgu, neurovedci použili techniku ​​​​nazývanú optogenetika na selektívne umlčanie častí mozgu počas obdobia oneskorenia a pozorovali narušenie toho, čo si myši pamätali.

Je zaujímavé, že zistili, že umlčanie reprezentácií pracovnej pamäte v parietálnych alebo frontálnych motorických kortikálnych oblastiach viedlo k podobným deficitom v schopnosti potkanov zapamätať si predchádzajúci stimul, čo znamená, že tieto reprezentácie boli počas oneskorenia na sebe okamžite závislé.

Na otestovanie tejto hypotézy výskumníci deaktivovali jednu oblasť, zatiaľ čo zaznamenávali aktivitu, ktorá bola do nej odoslaná z druhej oblasti. Keď bol parietálny kortex narušený, aktivita dodávaná kortexom do parietálneho kortexu bola do značnej miery nezmenená, pokiaľ ide o priemernú aktivitu.

Reprezentácia aktivity pracovnej pamäte však bola špecificky zakázaná. To platilo aj v opačnom experimente, keď narušili motorickú kôru a pozreli sa na parietálnu kôru a tiež zaznamenali poruchu kortikálnej a kortikálnej komunikácie špecifickú pre pracovnú pamäť.

„Zaznamenávaním a spracovaním z dlhodobých okruhov v mozgovej kôre sme zistili, že pracovná pamäť spočíva v spoločne závislých vzorcoch aktivity vo vzájomne prepojených kortikálnych oblastiach, čím sa zachováva pracovná pamäť prostredníctvom okamžitej recipročnej komunikácie,“ povedal profesor Tom Mersic-Flugel. . D., riaditeľ Sainsbury Wellcome Center a spoluautor článku.

Ďalším krokom vedcov je hľadanie vzorcov aktivít spoločných pre tieto regióny. Plánujú tiež študovať komplexnejšie úlohy pracovnej pamäte, ktoré modulujú špecifické informácie uložené v pracovnej pamäti, ako aj jej silu.

Na tento účel neurovedci použijú rušivé rozptylovače, ktoré obsahujú zmyslové informácie, aby skreslili to, čo si myš myslí, že je ďalším cieľom. Tieto experimenty im umožnia vyvinúť presnejšie pochopenie reprezentácií pracovnej pamäte.

Financovanie: Tento výskum financovali Wellcome Trust, Gatsby Foundation a Bazilejská univerzita.

pozri tiež

O týchto novinkách v oblasti výskumu pamäte

autor: April Cashin Garbutt
zdroj: Sainsbury’s Welcome Center
Kontakt: April Cashin Garbutt – Sainsbury’s Welcome Center
obrázok: Obrázok je vo verejnej doméne

pôvodné vyhľadávanie: otvorený prístup.
„Kortikálne spätnoväzbové slučky spájajú distribuované reprezentácie pracovnej pamäteIvan Voitov a kol. temperamentná povaha

Zhrnutie

Kortikálne spätnoväzbové slučky spájajú distribuované reprezentácie pracovnej pamäte

Pracovná pamäť – schopnosť mozgu prijímať informácie a flexibilne ich využívať na riadenie správania – je kľúčovou zložkou kognície. Hoci aktivita súvisiaca s pracovnou pamäťou bola pozorovaná v mnohých oblastiach mozgu, ako nervové populácie v skutočnosti predstavujú pracovnú pamäť a mechanizmy, ktorými je táto aktivita udržiavaná, zostávajú nejasné.

Tu popisujeme nervové vykonávanie vizuálnej pracovnej pamäte u potkanov ako striedanie medzi úlohou s oneskoreným priraďovaním, ktorá nie je vzorkou, a jednoduchou úlohou diskriminácie, ktorá nevyžaduje pracovnú pamäť, ale má rovnakú štatistiku stimulov, pohybu a odmeňovania.

Prechodné optogenetické poruchy odhalili, že distribuované oblasti neokortexu boli selektívne potrebné na udržanie pracovnej pamäte. Aktivita populácie vo vizuálnej oblasti AM a motorickej oblasti M2 počas obdobia oneskorenia dominovala štruktúrovaná nízkorozmerná dynamika, ktorá však bola nezávislá od pracovnej pamäte.

Namiesto toho boli reprezentácie pracovnej pamäte zahrnuté do vysokorozmernej populačnej aktivity prítomnej v oboch kortikálnych oblastiach a pretrvávali počas oneskorenia medzi stimulom a očakávanými behaviorálnymi reakciami počas úlohy pracovnej pamäte.

Aby sme otestovali, či distribuovaná povaha pracovnej pamäte závisí od recipročných interakcií medzi kortikálnymi oblasťami, umlčali sme jednu kortikálnu oblasť (AM alebo M2) pri zaznamenávaní spätnej väzby, ktorú dostala od druhej.

Prechodné narušenie ktorejkoľvek oblasti selektívne narúša medziregionálnu komunikáciu pracovnej pamäte. Preto si vzájomne korelované oblasti zachovávajú vysokorozmerné reprezentácie spojené s pracovnou pamäťou.