Когда мы получаем стимул, сенсорная информация передается по афферентным нервам к таламусу, который, в свою очередь, как реле, пересылает информацию сенсорной коре головного мозга для ее обработки и осознанного восприятия стимула. Но распространяется ли эта информация только в направлении коры таламуса?? И является ли это путешествие определяющим фактором в последующем сознательном восприятии этого стимула??
Чтобы ответить на эти вопросы, исследование, проведенное Центром мозга и познания (CBC) Департамента информационных и коммуникационных технологий (DTIC) UPF, и Группой клеточной нейрофизиологии Автономного университета Мексики, определило влияние, которое функциональные взаимодействия между нейронами таламуса и сенсорной коры влияют на сенсорное восприятие тактильных стимулов. Авторы опубликовали свою работу 25 марта в Трудах Национальной академии наук.
На экспериментальной фазе исследования исследователи регистрировали нервную активность двух обезьян в одном и том же рецептивном поле вентрально-заднебокового ядра таламуса и первичной соматосенсорной области одновременно, в то время как испытуемые выполняли задачу обнаружения вибротактильной активности. Эта задача состояла из случайного представления испытаний, в которых животное получало тактильную вибрацию переменной интенсивности на руке, и испытаний без вибрации. В конце каждого испытания животное должно было указать наличие или отсутствие стимула нажатием кнопки. Чтобы отделить сенсорную репрезентацию и феномен принятия решения, записи были повторены во время контрольной задачи, в которой обезьяны получали тот же образец стимуляции, но не должны были указывать свое решение.
В рамках этих парадигм исследователи использовали 84 одновременных пары нейронов и более 10 000 испытаний для оценки направленных взаимозависимостей, установленных между активностью нейронов (поездов потенциала действия) в каждой области в каждом отдельном испытании, и того, как эти взаимозависимости соотносятся с экспериментальными параметрами, такими как амплитуда стимула и ответ обезьяны.
Результаты показывают, что во время приема стимула уровень нейрональных взаимодействий в направлении таламус-кора ("прямая связь") существенно возрастает, а в обратном направлении этого не происходит ("Обратная связь"). Кроме того, авторы показывают, что уровни "прямая связь" взаимодействия статистически связаны с контекстом задачи и точным восприятием тех стимулов, которые находятся на пороге обнаружения субъекта."
Как говорит первый автор произведения Адриа Таусте, "Ранее было известно, что эти две области (таламус и первичная соматосенсорная область) были по существу сенсорными в том смысле, что их нервная активность представляла информацию о стимулах, независимо от того, были ли они позже обнаружены субъектом или нет. Теперь мы знаем, что функциональные связи, устанавливаемые нейронами в каждой области в направлении таламус-кора, также могут определять решение, принятое обезьяной относительно существования полученной тактильной стимуляции."
Кроме того, авторы определили второй тип взаимодействия, который является когнитивно релевантным, который выражает одновременную синхронизацию двух сенсорных областей. Они проявляются только при появлении стимула и должны быть обработаны, чтобы определить его наличие. Авторы Адриа Таусте и Густаво Деко добавляют, "Эти взаимодействия могут отражать необходимое участие третьих областей коры, оказывающих "сверху вниз" влияние в двух областях исследования, которое показывает, что сенсорное восприятие является результатом сложной нейронной сети с момента, когда сенсорная информация достигает мозга."