Ученые нашли нейроны реальности и вымысла — Naked Science
03.06.2017
Редакция

Ученые нашли нейроны реальности и вымысла

Специалисты из Массачусетского технологического института и Университета Западного Онтарио описали специфику кодирования реальной и воображаемой информации нейронами префронтальной коры.

12418927083_8ae27cfaf7_h
©Wikipedia

Инструментальное поведение приматов во многом опирается на зрительный анализатор. При этом информация одновременно обрабатывается двумя способами: при непосредственном наблюдении стимула и воспоминании о нем. В последнем случае временное удаление предмета из поля зрения требует удержания образа в рабочей памяти. Однако то, является ли нейронный коррелят этих процессов общим, неясно. Согласно прошлым работам, визуальное восприятие, как рабочая память, опосредуются активностью латеральной префронтальной коры. В новой статье американские ученые привели результаты проверки гипотез о том, какие из ее нейронов участвуют в кодировании непространственных стимулов.

 

Для этого в правую латеральную префронтальную кору двух самцов макак-резусов (Macaca mulatta) имплантировали электроды, активность мозга изучалась методом магнитно-резонансной томографии (МРТ). Животные выполняли два типа заданий. В тестах на восприятие им демонстрировали облако точек, рядом с которым, спустя 1,2–2 секунды, возникало другое облако. Если стимулы двигались в одном направлении, обезьяна должна была отпустить клавишу. В испытании на рабочую память первое облако точек исчезало через одну секунду, и макаки вынуждены были вспоминать его траекторию для сравнения с новым. Во время экспериментов авторы зафиксировали активность 272 нейронов у каждой особи.

 

Локализация латеральной префронтальной коры (a) и распространенность преимущественно перцептивных (красный цвет) и мнемонических (синий цвет) нейронов относительно аркообразной (arcuate sulcus) и основной (principal sulcus) борозд. Размер окружностей соответствует силе кодирования направления / ©Diego Mendoza-Halliday et al., Nature Communications, 2017

 

Клетки, которые участвовали в обработке информации, располагались в задней части основной борозды мозга, большинство — в зонах 8a и 9/46. Анализ показал, что нейроны были специфичны, при этом 126 из них (46 процентов) значительно лучше реагировали на восприятие направления, чем предполагалось. Примерно 28 процентов клеток в большей степени кодировали воспринимаемое движение и 32 процента — скорее воспоминания о нем. Однако значительная часть нейронов параллельно выполняла обе функции. Последующая статистическая обработка позволила отнести, по критерию значимости, к перцептивным 32 процента, к мнемоническим — 40 процентов и к смешанным 28 процентов клеток.

 

Любопытно, что сила кодирования положительно коррелировала у нейронов зрительного восприятия и запоминания, тогда как максимальная чувствительность оказалась характерна для смешанных клеток. Затем ученые сравнили показатель с точностью выполнения заданий. Поскольку макаки лучше справлялись с первым вариантом теста, авторы пришли их к выводу, что активность перцептивных клеток превышает силу кодирования мнемонических. Исключение из рассмотрения перцептивно-мнемонических нейронов снижало точность ответов в три-четыре раза. Также для выявления различий между однонаправленной и противоположной траекторией точек использовались разные паттерны кодирования.

 

В то же время паттерны кодирования для наблюдения и запоминания были практически идентичны. Сила примерно трети нейронов обнаружила связь с углом отклонения между предполагаемой и истинной траекторией движения стимулов. Проверка с помощью алгоритма, обученного методом опорных векторов, подтвердила результаты. По мнению авторов, полученные данные проясняют нейронный механизм кодирования непространственных визуальных стимулов. Описание работы отдельных нейронов префронтальной коры может помочь в разработке новых методов лечения нейропсихических заболеваний, например шизофрении, для которой характерно смешение наблюдаемого и образов.

 

Подробности работы представлены в журнале Nature Communications.

 

Ранее ученые обнаружили специфические популяции «нейронов окрестности», а также «нейронов счастливых» и «пугающих воспоминаний».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 17:42
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

Вчера, 18:00
Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги изучили самый продолжительный на сегодня случай заболевания Covid-19 у пациентки с ослабленным иммунитетом, которая болела 318 дней. Исследование позволило выявить мутации, которые помогают коронавирусу SARS-CoV-2 избегать клеточного иммунитета.

Вчера, 21:09
Илья Ведмеденко

Российские специалисты разрабатывают четырехдвигательную версию пассажирского Ил-114. Это позволит повысить дальность и грузоподъемность крылатой машины.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: