У обезьян расшифрован код мозга для визуальной рабочей памяти

Мозг хранит в памяти то, что только что было замечено, благодаря синхронизации мозговых волн в цепи рабочей памяти, как показало исследование на животных, поддержанное Национальным институтом здравоохранения. Чем более синхронизированы такие электрические сигналы нейронов в двух ключевых узлах цепи, тем больше в этих клетках хранится кратковременная память об только что увиденном объекте.

Чарльз Грей, Ph.D., из Университета штата Монтана, Бозман, грантополучатель Национального института психического здоровья (NIMH) NIH, и его коллеги, сообщают о своих выводах, ноябрь. 1, 2012, онлайн, в журнале Science Express.

"Эта работа впервые демонстрирует, что есть информация о краткосрочных воспоминаниях, отраженных в синхронизированных мозговых волнах," объяснил Грей.

"Святой Грааль нейробиологии – понять, как и где информация кодируется в мозгу. Это исследование предоставляет больше доказательств того, что крупномасштабные электрические колебания в отдаленных областях мозга могут нести информацию для визуальных воспоминаний," сказал директор NIMH Томас Р. Инсель, М.D.

До исследования ученые наблюдали синхронные паттерны электрической активности между двумя узлами цепи после того, как обезьяна увидела объект, но не были уверены, действительно ли сигналы представляют собой такие кратковременные визуальные воспоминания в мозгу. Скорее считалось, что такие нейронные колебания могут играть роль гаишника, направляя информацию по магистралям мозга.

Чтобы узнать больше, Грей, Родриго Салазар Ф.D., и Ник Дотсон из штата Монтана и Стивен Бресслер, доктор философии.D., в Атлантическом университете Флориды, Бока-Ратон, записал электрические сигналы от групп нейронов в обоих узлах двух обезьян, выполняющих задачу визуальной рабочей памяти. Чтобы получить награду, обезьяны должны были запомнить объект или его местоположение, которые они на мгновение увидели на экране компьютера, и правильно сопоставить его. Исследователи ожидали увидеть контрольный импульс синхронно в течение периода задержки сразу после того, как объект исчезнет с экрана, когда обезьяне нужно было на короткое время удерживать информацию в памяти.

Степень синхронной активности или когерентности между клетками в областях была нанесена на график для разных объектов, которые видели обезьяны.

Мозговые волны многих нейронов в двух узлах, называемых префронтальной корой и задней теменной корой, синхронизированы в разной степени – в зависимости от идентичности объекта (см. Рисунок ниже). Это и другие свидетельства показали, что нейроны в этих концентраторах избирательны в отношении определенных функций в поле зрения и что синхронизация в цепи несет информацию, специфичную для контента, которая может способствовать зрительной рабочей памяти.

Исследователи также определили, что теменная кора более влиятельна, чем префронтальная кора, в управлении этим процессом. Раньше многие исследователи полагали, что скорость возбуждения отдельных нейронов в префронтальной коре, исполнительной власти мозга, является основным фактором, влияющим на рабочую память.

Поскольку синхронизированные колебания между популяциями клеток различаются между визуальными стимулами, теоретически возможно определить правильные ответы на задачи сопоставления, которые обезьяны выполняли, просто считывая их мозговые волны. Точно так же синхронность между популяциями клеток в двух центрах также различается между местоположениями. Таким образом, расположение визуальной информации, такой как идентичность объекта, также представляется синхронными мозговыми волнами. Опять же, исследователи ранее думали, что эти функции в основном связаны с частотой возбуждения нейронов.

Таким образом, новые результаты могут опровергнуть преобладающую теорию.

Бурятия Онлайн