Neurowissenschaftler verfolgen Sie ein Gehirn-Schaltung-Filter, die unerwünschte sensorische input

Neurowissenschaftler verfolgen Sie ein Gehirn-Schaltung-Filter, die unerwünschte sensorische input

Stellen Sie sich versuchen zu konzentrieren, auf einem Freund ‚ s Stimme auf einer lauten party, oder Sperrung der Telefon-Gespräch mit der person neben Ihnen sitzt auf dem bus, während Sie versuchen, zu Lesen. Beide Aufgaben verlangen, dass Ihr Gehirn irgendwie zu unterdrücken-die störende signal, also können Sie Fokus auf dem gewählten Eingang.

MIT Neurowissenschaftler haben jetzt identifiziert ein Gehirn-Schaltung, die uns hilft, genau das zu tun. Die Schaltung, die Sie identifiziert, gesteuert wird, die durch den präfrontalen cortex, filtert unerwünschte Hintergrundgeräusche oder andere störende sensorische Reize. Wenn diese Schaltung aktiv ist, der präfrontale Kortex selektiv unterdrückt sensorischen input, wie es fließt in den thalamus, dem Ort, wo die meisten sensorischen Informationen in das Gehirn eindringt.

„Dies ist eine grundlegende operation, die bereinigt alle Signale, die kommen, in eine gezielte Art und Weise“, sagt Michael Halassa, assistant professor of brain and cognitive sciences, einem Mitglied der MIT McGovern Institut für Hirnforschung, und der senior-Autor der Studie.

Die Forscher nun untersuchen, ob die Beeinträchtigungen dieser Schaltung beteiligt ist, die überempfindlichkeit auf Lärm und andere Reize, die Häufig bei Menschen mit Autismus.

Miho Nakajima, ein MIT-postdoc, ist der führende Autor des Papiers, das in der Juni-12-Ausgabe des Neurons. Forschung-Wissenschaftler Ian L. Schmitt ist auch ein Autor des Papiers.

Das verlagern von Aufmerksamkeit

Unsere Gehirne sind ständig bombardiert mit sensorischen Informationen, und wir sind in der Lage, tune out viel es automatisch, ohne es zu merken. Andere Ablenkungen, die sind aufdringlicher, wie Ihre Sitznachbarin Telefongespräch, erfordert eine bewusste Anstrengung, Sie zu unterdrücken.

In 2015 Papier, Halassa und seine Kollegen untersucht, wie die Aufmerksamkeit werden bewusst verschoben, zwischen verschiedenen Arten von sensorischen input, durch die Ausbildung Mäusen wechseln Ihren Fokus von einer visuellen und auditorischen Cues. Sie fanden heraus, dass während dieser Aufgabe, Mäuse unterdrücken den konkurrierenden sensorischen input, so dass Sie konzentrieren sich auf die cue, das zu verdienen Sie eine Belohnung.

Dieser Prozess erschien, die Ihren Ursprung in den präfrontalen cortex (PFC), die entscheidend für die komplexe kognitive Verhalten wie Planung und Entscheidungsfindung. Die Forscher fanden auch, dass ein Teil des thalamus, die Prozesse vision gehemmt wurde, wenn die Tiere mit Schwerpunkt auf sound cues. Allerdings gibt es keine direkte physische verbindungen vom präfrontalen Kortex zu den sensorischen thalamus, also es war unklar, genau wie der PFC war, übt diese Kontrolle, Halassa sagt.

In der neuen Studie, die Forscher wieder trainierten Mäusen zu schalten Sie Ihre Aufmerksamkeit zwischen visuellen und auditiven stimuli, zugeordnet der verbindungen im Gehirn, die daran beteiligt waren. Sie prüften zunächst die Ausgänge des PFC, die wesentlich waren für diese Aufgabe, durch die systematische Hemmung PFC Projektion terminals in jedem Ziel. Dieses erlaubt Ihnen, zu entdecken, dass die PFC-Verbindung zu einer Gehirn-region, bekannt als das striatum ist notwendig, um zu unterdrücken visuellen input, wenn die Tiere Ihre Aufmerksamkeit auf die auditive cue.

Weitere mapping ergab, dass das striatum sendet dann Eingang zu einer region namens der globus pallidus, die Teil der Basalganglien. Die Basalganglien dann unterdrücken die Aktivität in dem Teil des thalamus verarbeitet visuelle Informationen.

Mit einem ähnlichen Versuchsaufbau, die Forscher auch festgestellt, eine parallel-Schaltung unterdrückt auditive input, wenn die Tiere die Aufmerksamkeit auf die visuelle cue. In diesem Fall, die Schaltung Reisen durch Teile des Corpus striatum und thalamus, die im Zusammenhang mit Verarbeitung, sound, eher als vision.

Die Ergebnisse bieten einige der ersten Anzeichen dafür, dass die Basalganglien, die entscheidend für die Planung Bewegung, spielen auch eine Rolle bei der Steuerung der Aufmerksamkeit, Halassa sagt.

„Was wir hier realisiert ist, dass der Zusammenhang zwischen PFC und der sensorischen Verarbeitung auf dieser Ebene vermittelt durch die Basalganglien, und in diesem Sinne sind die Basalganglien beeinflussen die Kontrolle der sensorischen Verarbeitung“, sagt er. „Wir haben jetzt eine sehr klare Vorstellung davon, wie die Basalganglien beteiligt werden können, in rein aufmerksamkeitsprozesse, die haben nichts zu tun mit motorischen Vorbereitung.“

Lärm Empfindlichkeit

Die Forscher fanden auch, dass die gleichen schaltungen beschäftigt sind, nicht nur für den Wechsel zwischen verschiedenen Arten von sensorischen input, wie visuelle und auditive Reize, aber auch zur Unterdrückung von ablenkenden input in die gleiche Richtung—zum Beispiel, blockieren Hintergrundgeräusche, während die Fokussierung auf eine person die Stimme.

Das team zeigte auch, dass, wenn die Tiere werden darauf aufmerksam gemacht, dass die Aufgabe wird laut sein, Ihre Leistung tatsächlich verbessert, wie Sie diese Schaltung für Ihre Aufmerksamkeit.

Halassa s lab ist derzeit dabei, ähnliche Experimente in Mäusen, die genetisch so konstruiert, entwickeln Symptome ähnlich denen von Menschen mit Autismus. Ein gemeinsames Merkmal von Autismus-Spektrum-Störung ist die überempfindlichkeit gegen Geräusche, die verursacht werden können durch Beeinträchtigungen der Gehirn-Schaltung, Halassa sagt. Er prüft nun, ob die Steigerung der Aktivität dieser Schaltung möglicherweise Verringerung der Empfindlichkeit gegenüber Lärm.