Pamięć robocza opiera się na wzajemnych interakcjach w mózgu

Streszczenie: Naukowcy pokazują, w jaki sposób u myszy utrzymywana jest wzrokowa pamięć robocza w połączonych ze sobą obszarach mózgu.

źródło: Centrum powitalne Sainsbury

W jaki sposób mózg zapamiętuje numer telefonu przed zadzwonieniem? Pamięć robocza jest niezbędnym składnikiem poznania, ponieważ pozwala mózgowi na tymczasowe zapamiętywanie informacji i wykorzystywanie ich do kierowania przyszłym zachowaniem.

Podczas gdy kilka wcześniejszych badań ujawniło zaangażowanie wielu regionów mózgu, nadal nie jest jasne, w jaki sposób te liczne regiony oddziałują na siebie, aby reprezentować i utrzymywać pamięć roboczą.

W nowym badaniu opublikowanym dzisiaj w charakter temperamentuNeuronaukowcy z Sainsbury Wellcome na UCL zbadali wzajemne interakcje między dwoma regionami mózgu, które odpowiadają za wzrokową pamięć roboczą u myszy.

Zespół odkrył, że łączność między tymi dwoma miejscami pamięci roboczej, korą ciemieniową i korą przedruchową, była wspólnie zależna od chwilowych skal czasowych.

Istnieje wiele różnych typów pamięci roboczej i przez ostatnie 40 lat naukowcy próbowali dowiedzieć się, jak są one reprezentowane w mózgu.

powiedział dr Ivan Voitov, pracownik naukowy w laboratorium Mrsic-Flogel i pierwszy autor artykułu.

Aby przezwyciężyć to wyzwanie, badacze SWC porównali zadanie, które opiera się na pamięci roboczej, z prostszym zadaniem, które nie opiera się na pamięci roboczej. W zadaniu pamięci roboczej szczurom podano bodziec sensoryczny, po którym nastąpiło opóźnienie, a następnie musiały dopasować następny bodziec do bodźca, który widziały przed opóźnieniem.

Oznacza to, że w okresie opóźnienia myszy potrzebowały reprezentacji w pamięci roboczej pierwszego bodźca, aby odnieść sukces w zadaniu i otrzymać nagrodę. Natomiast w zadaniu niezależnym od pamięci operacyjnej podejmowana przez szczury decyzja dotycząca bodźca wtórnego była niezwiązana z bodźcem pierwszym.

Porównując te dwa zadania, naukowcy byli w stanie zauważyć część aktywności neuronowej, która opierała się na pamięci roboczej, a nie na normalnej aktywności, która była związana tylko ze środowiskiem zadania.

Odkryli, że większość aktywności neuronowej nie była związana z pamięcią roboczą, a zamiast tego reprezentacje pamięci roboczej były zawarte w „wysokowymiarowych” wzorcach aktywności, co oznacza, że ​​tylko niewielkie wahania wokół średniego odpalania poszczególnych komórek przenoszą razem informacje o pamięci roboczej.

Aby zrozumieć, w jaki sposób te reprezentacje są zachowywane w mózgu, neuronaukowcy zastosowali technikę zwaną optogenetyką, aby selektywnie wyciszyć części mózgu w okresie opóźnienia i zaobserwowali zakłócenia w tym, co myszy pamiętały.

Co ciekawe, odkryli, że wyciszanie reprezentacji pamięci roboczej w ciemieniowych lub czołowych obszarach kory ruchowej powodowało podobne deficyty w zdolności szczurów do zapamiętywania poprzedniego bodźca, co oznacza, że ​​te reprezentacje były od siebie natychmiast zależne podczas opóźnienia.

Aby przetestować tę hipotezę, naukowcy wyłączyli jeden region podczas rejestrowania aktywności wysłanej do niego z drugiego regionu. Kiedy kora ciemieniowa została zakłócona, aktywność dostarczana przez korę do kory ciemieniowej była w dużej mierze niezmieniona pod względem średniej aktywności.

Odkryli, że większość aktywności neuronowej nie była związana z pamięcią roboczą, a zamiast tego reprezentacje pamięci roboczej były zawarte w „wysokowymiarowych” wzorcach aktywności, co oznacza, że ​​tylko niewielkie wahania wokół średniego odpalania poszczególnych komórek przenoszą razem informacje o pamięci roboczej. Obraz jest w domenie publicznej

Jednak reprezentacja aktywności pamięci roboczej została specjalnie wyłączona. Było to również prawdą w eksperymencie odwrotnym, kiedy zakłócili korę ruchową i przyjrzeli się korze ciemieniowej, a także zauważyli specyficzne dla pamięci roboczej zaburzenia komunikacji korowej i korowej.

„Dzięki nagrywaniu i przetwarzaniu z długotrwałych obwodów w korze mózgowej odkryliśmy, że pamięć robocza znajduje się we współzależnych wzorcach aktywności w połączonych obszarach korowych, zachowując w ten sposób pamięć roboczą dzięki natychmiastowej wzajemnej komunikacji” – powiedział profesor Tom Mersic-Flugel. . D., dyrektor Sainsbury Wellcome Center i współautor artykułu.

Kolejnym krokiem naukowców jest poszukiwanie wzorców aktywności wspólnych dla tych regionów. Planują również przestudiować bardziej złożone zadania związane z pamięcią roboczą, które modulują określone informacje przechowywane w pamięci roboczej, a także ich siłę.

W tym celu neuronaukowcy użyją zakłócających rozpraszaczy, które zawierają informacje sensoryczne, aby określić, co mysz uważa za następny cel. Eksperymenty te pozwolą im na dokładniejsze zrozumienie reprezentacji pamięci roboczej.

Finansowanie: Badania te zostały sfinansowane przez Wellcome Trust, Fundację Gatsby i Uniwersytet w Bazylei.

Zobacz też

To wskazuje na głowę kobiety

O tej wiadomości z badań pamięci

autor: Kwiecień Cashin Garbutt
źródło: Centrum powitalne Sainsbury
Kontakt: April Cashin Garbutt – Sainsbury’s Welcome Center
obrazek: Obraz jest w domenie publicznej

oryginalne wyszukiwanie: otwarty dostęp.
Korowe pętle sprzężenia zwrotnego łączą rozproszone reprezentacje pamięci roboczejIwan Wojtow i in. charakter temperamentu


Streszczenie

Korowe pętle sprzężenia zwrotnego łączą rozproszone reprezentacje pamięci roboczej

Pamięć robocza – zdolność mózgu do przyjmowania informacji i elastycznego wykorzystywania ich do kierowania zachowaniem – jest kluczowym elementem poznania. Chociaż aktywność związana z pamięcią roboczą zaobserwowano w wielu obszarach mózgu, to, w jaki sposób populacje neuronowe faktycznie reprezentują pamięć roboczą i mechanizmy, dzięki którym ta aktywność jest utrzymywana, pozostają niejasne.

Tutaj opisujemy neuronowe wykonanie wzrokowej pamięci roboczej u szczurów jako naprzemienne między niepróbkowym zadaniem opóźnionego dopasowywania a prostym zadaniem rozróżniania, które nie wymaga pamięci roboczej, ale ma te same statystyki bodźców, ruchu i nagrody.

Przejściowe zakłócenia optogenetyczne ujawniły, że rozproszone regiony kory nowej były selektywnie wymagane do utrzymania pamięci roboczej. Aktywność populacji w obszarze wzrokowym AM i obszarze motorycznym M2 w okresie opóźnienia była zdominowana przez ustrukturyzowaną dynamikę niskowymiarową, która była jednak niezależna od pamięci roboczej.

Zamiast tego reprezentacje pamięci roboczej zostały włączone do wysokowymiarowej aktywności populacji, obecnej w obu regionach korowych i utrzymywały się przez całe opóźnienie między bodźcem a oczekiwanymi reakcjami behawioralnymi podczas zadania pamięci roboczej.

Aby sprawdzić, czy rozproszony charakter pamięci roboczej zależy od wzajemnych interakcji między obszarami korowymi, wyciszyliśmy jeden obszar korowy (AM lub M2), rejestrując informację zwrotną otrzymaną od drugiego.

Przejściowe zakłócenie dowolnego regionu selektywnie zakłóca komunikację międzyregionalną pamięci roboczej. Dlatego wzajemnie skorelowane obszary utrzymują wielowymiarowe reprezentacje związane z pamięcią roboczą.

You May Also Like

About the Author: Ellen Doyle

"Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia."

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.