Новая работа Калифорнийского университета в Дэвисе впервые показывает, как зрительное внимание влияет на активность конкретных клеток мозга. В статье, опубликованной 26 июня в журнале Nature, показано, что внимание увеличивает эффективность передачи сигналов в кору головного мозга и увеличивает соотношение сигнала к шуму.
«Впервые нейробиологи смогли взглянуть на поведение синаптических цепей с таким детальным уровнем разрешения при измерении эффектов внимания», – сказал профессор Рон Манган, декан социальных наук Калифорнийского университета в Дэвисе и исследователь Калифорнийского университета. Центр Дэвиса для разума и мозга.
Наш мозг воссоздает внутреннюю карту мира, который мы видим глазами, отображая поле зрения на определенные клетки мозга. По словам Мангана, люди и наши родственники-приматы могут обращать внимание на объекты в визуальной сцене, не глядя на них напрямую.
"По сути, мы «видим краем глаза», как говорится в старой поговорке. Эта способность помогает нам обнаруживать угрозы и быстро реагировать, чтобы избежать их, как когда с нашей стороны приближается машина, едущая на красный свет на высокой скорости," он сказал.
Докторант Фарран Бриггс работал с Манганом и профессором Мартином Усри из Центра нейробиологии Калифорнийского университета в Дэвисе, чтобы измерить передачу сигналов через отдельные нервные соединения или синапсы у обезьян, выполняя стандартный когнитивный тест на внимание: нажатие джойстика в ответ на появление стимула. появляются в их поле зрения.
Выполняя измерения на каждой стороне синапса, ведущего в кору головного мозга, команда могла измерить, когда нейроны срабатывают, силу сигнала и отношение сигнал / шум.
Исследователи обнаружили, что, когда животные обращали внимание на область в пределах их поля зрения, сила сигнала через соответствующие синапсы, ведущие в кору головного мозга, становилась более эффективной, а сигнал усиливался по сравнению с фоновым шумом.
Сочетая устоявшуюся когнитивную психологию с передовой нейробиологией, этот метод открывает новые возможности для исследований.
"Есть много вопросов о внимании, которые мы теперь можем исследовать, например, какие механизмы мозга нарушаются при заболеваниях, влияющих на внимание," Усри сказал.
Этот метод можно использовать, например, для исследования холинергической нервной системы, пораженной болезнью Альцгеймера. Это также может помочь лучше понять нарушения развития, которые включают дефекты внимания, такие как синдром дефицита внимания с гиперактивностью и аутизм.
"Это будет важно для понимания и лечения всех видов болезней," Мангун предсказал.
Мангун отметил, что эта работа является примером эффективности междисциплинарного сотрудничества для решения сложных проблем. Исследователи из Центра разума и мозга Калифорнийского университета в Дэвисе, изучающего когнитивные механизмы мозга, и Центра нейробиологии, изучающего механизмы мозга на молекулярном, клеточном и системном уровнях, привнесли свой опыт в совместное исследование.