Нейробиологи раскрыли нейронные схемы, контролирующие слуховое сенсорное восприятие

Группа нейробиологов из Института передовых наук и технологий им. Бекмана во главе с Бахером Ибрагимом и доктором Даниэлем Ллано опубликовала в eLife исследование, которое способствует нашему пониманию того, как мозг воспринимает повседневные сенсорные сигналы.

«Существует традиционное представление о том, как мы воспринимаем мир, как фильм, который показывают на проекторе. Вся поступающая сенсорная информация воспроизводится в коре головного мозга, и именно так мы видим и слышим вещи. — сказал Ллано, исследователь Beckman и доцент кафедры молекулярной и интегративной физиологии в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейн.

Однако довольно много исследований, проведенных на протяжении многих лет, поставили под сомнение этот традиционный взгляд на то, как мы воспринимаем мир. Эти исследования представляют новую модель: вместо того, чтобы проецировать информацию на кору , таламус может выбирать информацию, которая уже присутствует в коре, на основе нашего усвоенного опыта.

Используя уникальный срез мозга мыши, который сохраняет связь между тремя различными областями мозга (средний мозг, таламус и кора), Ибрагим и его коллеги провели серию экспериментов, которые включали сложные методы, такие как электрофизиология, оптогенетика и компьютерное моделирование.

Ибрагим заметил, что нейроны, контролирующие, какие сигналы передаются в кору, — это кортико-таламические нейроны, которые действуют через ретикулярное ядро ​​таламуса. Эти нейроны спускаются из коры головного мозга в таламус, составляя популяцию нейронов, о которой не часто говорят, но, тем не менее, они отвечают за контроль того, какая информация передается в кору.

Это исследование имеет далеко идущие последствия. Из этого исследования можно сделать вывод, что среди огромного количества сенсорных входных сигналов мозг использует эти кортико-таламические нейроны, чтобы выбрать, какие сенсорные входные данные передать в кортекс посредством «нелинейной реакции». Это приводит к тому, что люди обращают внимание только на те сенсорные сигналы, которые передаются в кору. Следовательно, эта публикация раскрывает нейронные схемы, которые участвуют в сенсорной информации, специфичной для восприятия .

Схематическое изображение слуховой коры и таламуса. Предоставлено: Путешествие в мир слуха.
«До того, как мы провели это конкретное исследование, другие исследования показали наличие этих нелинейных реакций в коре в других сенсорных системах, таких как зрительная система. Поэтому я подозреваю, что то, что мы обнаружили в слуховой системе, могло быть общим механизм, который можно увидеть во всех сенсорных системах, за исключением обоняния », — сказал Ллано.

«Изучение того, как правильно и эффективно применять все эти методы для получения надежных данных, было самой сложной частью этого исследования», — добавил Ибрагим.

Ибрагим, научный сотрудник лаборатории Ллано, получил научную фармакологию и ранее не обучался применению электрофизиологических методов. Это создало уникальные проблемы.

В конечном итоге исследование ставит вопрос о том, является ли повседневное сенсорное восприятие смесью внутренних моделей мира, которые наш мозг выбирает на основе когнитивных требований, и входных потоков, исходящих из внешнего мира. Это был бы совсем другой способ понимания сенсорного восприятия, в отличие от того, чему традиционно учат. Ясность таких концепций имеет фундаментальное значение для понимания ситуаций, в которых эти процессы восприятия идут наперекосяк, а именно галлюцинаций.