Широкое рецептивное поле, отвечающее за дифференцированную нейронную активность

Некоторые нейроны более активны, чем другие, даже если они расположены рядом друг с другом и относятся к одному и тому же типу нейронов. Доктор. Жан-Себастьян Жуанно и доктор. Джеймс Пуле из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка (MDC) в Берлине Бух обнаружил причину этого явления. Они обнаружили, что более активные нейроны в соматосенсорной области мозга реагируют на более широкое рецептивное поле и, вероятно, играют особенно важную роль в нашем сенсорном восприятии. Выводы исследователей, которые также работают в кластере передового опыта NeuroCure в Шарите в Берлине, теперь опубликованы в журнале Neuron.

Миллиарды нейронов обрабатывают сигналы в нашем мозгу. В сенсорной части коры головного мозга, которая отвечает за восприятие внешнего мира, не все нейроны одинаково активны: даже нейроны, расположенные непосредственно рядом друг с другом, могут быть по-разному активны. Если есть стимул, некоторые нейроны реагируют больше, чем их соседи. До сих пор причина этого оставалась неуловимой. Возможно, более активные нейроны сильнее связаны с корой?? Или они получают больше информации из вышележащих областей мозга??

Чтобы прояснить это, исследователи стимулировали усы мышей и исследовали, как реагируют разные нейроны в головном мозге. Для этого они измерили активность двух нейронов одновременно. Активные клетки характеризуются высокой концентрацией белка cFos. Поскольку он был связан с зеленым флуоресцентным белком (GFP), исследователи смогли отличить более активные клетки от менее активных.

Сначала они стимулировали только один центральный ус. Удивительно, но никаких различий между двумя нейронами не обнаружено. Однако, если исследователи стимулировали много усов одновременно короткой струей воздуха, ответ меченного GFP нейрона был значительно раньше и сильнее. По-видимому, более активные нейроны отличаются тем, что они реагируют на более широкое рецептивное поле. Но откуда эта информация?

Прежде чем мы воспринимаем стимул из окружающей среды, он должен пройти через таламус в головном мозге. Поэтому эту область также называют "ворота в сознание". У мышей сигналы от усов обрабатываются в двух областях таламуса, так называемом вентральном заднемедиальном ядре (VPM) и области заднемедиального ядра (POm). Используя оптогенетическую стимуляцию, команда под руководством Джеймса Пуле определила, какое из этих двух ядер отвечает за усиленный ответ определенных нейронов. Посредством световых импульсов в головном мозге они могли специфически активировать ядра таламуса и, таким образом, выборочно моделировать поток информации через одно из двух ядер.

Если ученые активировали VPM, оба типа нейронов показали одинаково сильный ответ. Они вели себя так, как будто коснулись только одного уса. Таким образом, эта специфическая реакция, по-видимому, опосредуется VPM. POm, напротив, вызывал – точно так же, как стимуляция нескольких усов – более сильный и быстрый ответ нейронов, меченных GFP.

POm известен тем, что покрывает широкое поле восприятия и передает сигналы в широко распределенные области головного мозга. Согласно текущим исследованиям, наиболее активные нейроны соматосенсорной (сенсорной) коры характеризуются тем, что они не только получают конкретную информацию от VPM, но также могут использовать широкое рецептивное поле POm. Эта параллельная обработка специфической и крупномасштабной информации стимула отдельными группами нейронов может быть фундаментальным механизмом сенсорного восприятия. Более активные нейроны могут играть особенно важную роль в сенсорном восприятии.

3 комментария к “Широкое рецептивное поле, отвечающее за дифференцированную нейронную активность”

Оставьте комментарий