Elektrische Impulse im Gehirn Protokolle für Verhalten kodieren

Neurowissenschaftler sind seit langem verwirrt darüber, wie unsere Gehirne Gedanken, einschließlich Gedächtnis und Bewusstsein, auf zellulärer Ebene kodieren. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass Gruppen von Neuronen jedes einzelne Informationssegment symbolisieren, jedoch ist nicht bekannt, wie diese Neuronengruppen aussehen oder wie sie sich entwickeln.
Jetzt haben Forscher von der BU (Boston University) und MIT erklärt, wie neuronale Gruppen Gedanken formen und die Anpassungsfähigkeit von Entscheidungen unterstützen und die Fähigkeit verbessern, unser Empfinden für bestimmte Dinge zu verändern.
Die Experten, angeführt von Earl Miller, dem Picower-Professor für Neurowissenschaften am MIT, haben Neuron-Cluster gefunden, die präzise Verhaltensregeln kodieren, indem sie gleichzeitig hin- und herpendeln.
Die jüngste Studie, die in der Zeitschrift Neuron veröffentlicht wurde, deutete darauf hin, dass der Aufbau eines bewussten Denkens möglicherweise rhythmisch sein könnte.
Miller kommentierte:
"Während wir reden, schwimmen die Gedanken in unseren Köpfen. Das sind alles Emsembles, die sich bilden und dann zu etwas anderem rekonfigurieren. Es war ein Mysterium, wie das Gehirn das tut. Das ist das grundlegende Problem, über das wir sprechen - die Natur des Denkens selbst. "

Die Wissenschaftler fanden zwei neuronale Gruppen in Affenhirnen, die darauf trainiert waren, auf Objekte entweder aufgrund von Orientierung oder Farbe eine Reaktion zu zeigen, eine Aufgabe, die kognitive Flexibilität erfordert - die Fähigkeit, zwischen zwei verschiedenen Verhaltensregeln hin und her zu wechseln.
Tim Buschman, ein MIT-Postdoc und einer der Hauptautoren der Studie, sagte: "Effektiv konzentrieren sie sich auf einige Teile der Information in der Welt und ignorieren andere. Welches Verhalten sie tun, hängt vom Kontext ab. "
Wenn die Affen ihre Aufgaben änderten, analysierten die Experten Gehirnwellen, die in verschiedenen Teilen des präfrontalen Kortex gemacht wurden, dem Bereich, in dem die meisten Gedanken und Planungen stattfinden. Diese Wellen werden durch rhythmische Veränderungen der elektrischen Aktivität von Neuronen ausgelöst.
Als die Tiere auf die Orientierung reagierten, entdeckten die Wissenschaftler, dass einzelne Neuronen bei hohen Frequenzen hin und her schwankten, was zur Bildung von Beta-Wellen führte. Wenn die Affen auf Farbe reagierten, oszillierte eine andere Gruppe von Neuronen in der Beta-Frequenz. Es wurde gefunden, dass bestimmte Neuronen zu mehr als einer Gruppe gehören, jede hat jedoch ihr eigenes spezifisches Muster.
Die Experten stellen fest, dass sie in Neuronen, aus denen das Regelensemble zusammengesetzt ist, Oszillationen im niederfrequenten Alpha-Bereich fanden, allerdings nur, wenn die Farbregel in Kraft war. Sie glauben, dass die Alphawellen, die zuvor mit einer Unterdrückung der Gehirnaktivität in Verbindung gebracht wurden, dazu beitragen, die Neuronen zum Schweigen zu bringen, die die Orientierungsregel auslösen.
Miller sagte: "Dies deutet darauf hin, dass die Orientierung dominant war und die Farbe schwächer war. Das Gehirn warf diesen Alphastrahl auf das Orientierungs-Ensemble, um es zu schließen, damit das Tier das schwächere Ensemble benutzen konnte."
Wissenschaftler versuchen jetzt zu enthüllen, wie die neuronalen Ensembles ihre Aktivität organisieren, während das Gehirn zwischen bestimmten Regeln und Gedanken hin und her wechselt. "Es ist eines der größten Geheimnisse der Erkenntnis, was deine Gedanken steuert", sagte Miller.
Er sagte: "Das grundlegendste Merkmal des Bewusstseins ist seine begrenzte Fähigkeit. Man kann nur sehr wenige Gedanken gleichzeitig im Kopf behalten." Frühere Studien haben ergeben, dass, wenn ein Tier zwei Gedanken auf einmal denkt, zwei getrennte Ensembles in Beta-Frequenzen oszillieren, nicht synchron zueinander.
Miller schließt:
"Das zeigt sofort, warum es eine beschränkte Fähigkeit zum Bewusstsein gibt: Nur so viele Bälle können gleichzeitig in der Luft gehalten werden, nur eine begrenzte Menge an Informationen kann in einen Schwingungszyklus passen."

Geschrieben von Christine Kearney
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