Health

Het vinden van uw auto op een parkeerplaats is afhankelijk van dit nieuw ontdekte hersencircuit

Overzicht: Een nieuw ontdekt hersencircuit stelt ons in staat onze aandacht te richten op wat belangrijk is in de omgeving en andere zintuiglijke prikkels te negeren.

Bron: UCSF

Bij het verkennen van een nieuwe omgeving gebruiken muizen een unieke langeafstandsverbinding in de hersenen die hen ertoe aanzet aandacht te schenken aan de meest opvallende kenmerken van de omgeving, volgens nieuw onderzoek van UC San Francisco.

De link, die zijn oorsprong vindt in de prefrontale cortex en zich uitstrekt tot de hippocampus, levert bewijs van hoe hogere cognitieve hersengebieden de operaties in verre hersengebieden afstemmen.

“Dit circuit is een toegangspoort om te begrijpen hoe de hersenen de prefrontale cortex in staat stellen om andere delen van de hersenen neerwaarts te reguleren”, zegt Vikaas Sohal, MD, PhD, hoofdauteur van de studie, gepubliceerd op 28 april 2022. , in Cel. “Het is een soort lange-afstandsremmende route die twee delen van de hersenen verbindt die nog nooit eerder zijn gezien.”

De prefrontale cortex (PFC), ook wel de “CEO van de hersenen” genoemd, regelt uitvoerende functies zoals aandacht, planning en besluitvorming. De hippocampus slaat geheugen op en verwerkt ruimtelijke informatie, waardoor we door de omgeving kunnen navigeren.

Het nieuw ontdekte circuit vergemakkelijkt het vermogen om de aandacht te richten op wat belangrijk is in de omgeving en andere zintuiglijke stimuli te negeren, zei de hoofdauteur van het onderzoek, Ruchi Malik, PhD.

“Het is alsof de PFC al deze sensorische informatie registreert en zegt: ‘Hé, hippocampus, we zijn hier in deze specifieke context, dus let nu op deze specifieke informatie’,” zei Malik.

Ze geeft het voorbeeld van een parkeerplaats als context waarin de PFC dit soort top-down controle over de hippocampus uitoefent.

“Om te onthouden waar je hebt geparkeerd, zou de PFC de hippocampus vertellen om selectief aandacht te schenken aan oriëntatiepunten en die oriëntatiepunten vervolgens te herinneren en te zoeken wanneer je terugkeert,” zei Malik.

Aandacht aanpassen door neuronen te remmen

Het meest unieke aan dit circuit is de complexe manier waarop het de aandacht vervult: het intensiveert en concentreert de activiteit in specifieke hippocampale microcircuits door signalen uit te schakelen die anders die microcircuits zouden overweldigen.

Het resultaat is een heel duidelijk signaal van de PFC dat de hippocampus vertelt wat ze moeten doen, en een uiterst behendige manier om die boodschap te verfijnen als de omgeving verandert.

Het team liet dit zien door muizen 10 minuten in een kleine arena te plaatsen, waar een paar kleine voorwerpen waren. Terwijl ze de arena verkenden, inspecteerden de muizen de objecten een minuut of twee en gingen toen verder. Door de activiteit in de hersenen van muizen te onderzoeken, ontdekten de onderzoekers dat de signalen tussen de twee hersengebieden synchroon liepen.

Toen een muis dit object weer passeerde, konden de onderzoekers zien dat de signalen in de hippocampus werden verfijnd en versterkt.

“Er was een dialoog die gaande was; de hippocampus bracht de locaties van objecten in de ruimte in kaart en de PFC instrueerde de hippocampus over de relevantie van elke locatie, “zei Malik.

Het team ontdekte ook dat de gegevens lieten zien welke neuronen op een bepaald moment vuren en identificeerden waar de muis zich op dat moment bevond, wat bevestigt dat de hersenactiviteit verandert als de muis een object nadert of bestudeert dat de PFC belangrijk achtte.

Het nieuw ontdekte circuit vergemakkelijkt het vermogen om de aandacht te richten op wat belangrijk is in de omgeving en andere zintuiglijke prikkels te negeren. Afbeelding bevindt zich in het publieke domein

Dit suggereert dat wanneer de hippocampus de omgeving in kaart brengt, deze zich ook aanpast om bepaalde patronen van neurale activiteit te produceren wanneer de prefrontale cortex detecteert dat de muis een belangrijk doelwit nadert, zoals een nieuw object.

Disfunctie van het hersencircuit kan verband houden met dementie, ADHD

Het team wil graag een beter beeld krijgen van welke rol dit circuit zou kunnen spelen in de executieve functie en wat de consequenties zijn als het zijn werk niet goed kan doen. Malik denkt dat disfunctie in dit pad ten grondslag kan liggen aan cognitieve problemen die verband houden met aandacht of geheugen, zoals dementie, ADHD of psychiatrische stoornissen.

Hun volgende stap op weg naar dit doel is om een ​​idee te krijgen van de impact van dit circuit op gedrag door te onderzoeken hoe het werkt tijdens complexere activiteiten, zoals het gebruik van informatie die is opgeslagen in het werkgeheugen om het pad te bepalen dat moet worden gevolgd om een ​​beloning te vinden.

Malik denkt dat het waarschijnlijk is dat deze verbinding tussen het hogere cognitieve deel van de hersenen en het oudere, universele oriëntatiecentrum een ​​brede invloed kan uitoefenen.

“Om in een complexe omgeving te opereren, te gaan eten of te belonen en dan terug te komen, moet je aandacht kunnen schenken aan specifieke prikkels en deze op een precieze manier in de ruimte kunnen rangschikken”, zei ze. “Het filterwerk van dit circuit is absoluut essentieel.”

Zie ook

Dit toont een diagram van de studie

Financiering: Dit onderzoek werd ondersteund door NIMH-beurzen R01MH106507 en R01MH117961.

Over dit neurowetenschappelijk onderzoeksnieuws

Schrijver: Robin Marks
Bron: UCSF
Contact: Robin Marks – UCSF
Afbeelding: Afbeelding bevindt zich in het publieke domein

Originele onderzoek: Gratis toegang.
“Top-down signaal-ruiscontrole van de hippocampus door prefrontale remming op lange afstand” door Vikaas Sohal et al. Cel


Abstract

Top-down controle van de signaal-ruisverhouding van de hippocampus door prefrontale remming op lange afstand

Sterke punten

  • De PFC reguleert de dorsale hippocampus (dHPC) via lange afstand GABAergic projecties (LRG)
  • LRG-projecties verhogen feedforward-remming door zich te richten op VIP-interneuronen in CA1
  • PFC-dHPC LRG-projecties verbeteren objectgerelateerde ruimtelijke codering in CA1
  • PFC-dHPC LRG-projecties bevorderen objectverkenning en CA1-PFC-gammasynchronisatie

Overzicht

De prefrontale cortex (PFC) wordt verondersteld om “top-down controle” uit te oefenen over de informatieverwerking in de hersenen om specifiek gedrag te bevorderen. Pathways die top-down controle mediëren, blijven echter slecht begrepen.

Vooral kennis over directe prefrontale verbindingen die de controle van bovenaf op de informatieverwerking in de hippocampus zouden kunnen vergemakkelijken, blijft schaars.

Hier beschrijven we monosynaptische GABAergic-projecties op lange afstand van de PFC naar de hippocampus.

Deze remmen bij voorkeur interneuronen die vasoactieve intestinale polypeptiden tot expressie brengen, waarvan bekend is dat ze hippocampale microcircuits disinhibiteren. Stimulatie van prefrontale-hippocampale GABAerge projecties verhoogt inderdaad de anticiperende remming van de hippocampus en vermindert de activiteit van de hippocampus. live.

Het netto-effect van deze acties is om specifiek de signaal-ruisverhouding voor hippocampale codering van objectlocaties te verbeteren en om objectgeïnduceerde toename van ruimtelijke informatie te vergroten. Dienovereenkomstig bevordert of onderdrukt activering of remming van deze projecties respectievelijk de verkenning van objecten.

Samen verduidelijken deze bevindingen een dalende prefrontale route waarin GABAergic-projecties op lange afstand zich richten op ontremmende microcircuits, waardoor signalen en netwerkdynamiek die ten grondslag liggen aan verkennend gedrag worden verbeterd.

About the author

samoda

Leave a Comment