Fleksibilni moždani krugovi za različite zadaće

Dok se krećemo kroz svakodnevni život, naš mozak obavlja ogroman broj kognitivnih zadataka. Na primjer, tijekom odlaska u trgovinu, možda ćemo se morati prisjetiti namirnica za recept, sjetiti se gdje je prodavač rekao da se nalazi brašno i odbrojati novac za plaćanje. 

Znanstvenici već dugo teoretiziraju da mozak sadrži module ili skupine neurona koji obavljaju iste izračune u mnogim različitim vrstama zadataka. Ova vrsta modularnosti mogla bi pomoći u objašnjavanju zašto naši mozgovi mogu preuzeti toliko funkcija uz malo poteškoća.

U novoj studiji na miševima, neuroznanstvenici s MIT-a pronašli su prvi dokaz o postojanju ovih fleksibilnih modula. Identificirali su neurone u prefrontalnom korteksu koji se mogu koristiti za pohranjivanje senzornog unosa ili akcijskog plana u radnu memoriju.

„Otkrili smo da mozak ne posvećuje zasebnu skupinu neurona za svaku vrstu informacije. Umjesto toga, koristi iste populacije neurona za izvođenje istog izračuna na različitim vrstama informacija, što znači da isti podskup neurona može sadržavati i radnju i senzorni podražaj u radnoj memoriji“, kaže Yuma Osako, postdoktorandica MIT-a i glavna autorica nove studije.

Otkriće podupire teoriju da višekratno upotrebljivi sklopovi omogućuju mozgu miješanje i usklađivanje komponenti kako bi generirao bogatu raznolikost ponašanja, kažu istraživači.

Istraživači su miševe istrenirali na zadatak u kojem moraju utvrditi jesu li dva senzorna podražaja (visoki ili niski tonovi) isti i reagirati u skladu s tim. Istraživači su bilježili električne impulse iz mozga dok su miševi obavljali zadatak, fokusirajući se na prefrontalni korteks, koji je uključen u izvršne funkcije poput planiranja i donošenja odluka, te parijetalni korteks, koji obrađuje senzorne informacije i planira kretanje.

Nakon mjerenja električne aktivnosti tisuća neurona, istraživači su proveli računalne analize koje su im omogućile identificiranje skupina neurona koji kodiraju specifične dijelove informacija.

Usredotočili su se na dva vremenska razdoblja - vrijeme između prvog i drugog tona, kada životinje pamte prvi ton, i vrijeme između drugog tona i trenutka kada moraju odlučiti o akciji. Tijekom tog drugog razdoblja, životinje svoju odluku i akcijski plan pamte u radnoj memoriji.

Unutar parijetalnog korteksa, istraživači su otkrili da neuroni, čini se, isključivo pohranjuju pamćenje tona. No, u prefrontalnom korteksu identificirali su skupinu neurona koji se mogu prebacivati ​​između dvije vrste pamćenja. Tijekom prvog razdoblja pohranjivali su sjećanje na prvi ton, ali tijekom drugog bili su odgovorni za pamćenje plana djelovanja.

Istraživači sada planiraju proučiti utječe li inhibicija ovih modula tijekom različitih dijelova zadatka na ponašanje životinja, što bi moglo ponuditi dodatne dokaze da fleksibilni moduli koje su identificirali sudjeluju u raznim funkcijama.

Čitavu studiju možete pronaći u časopisu Nature Neuroscience na ovoj poveznici.