ارتباطات گسترده ای بین نورون ها به مغز کمک می کند تا بوها را تشخیص دهد

آیا شما می توانید بوی گل رز را با بوی یک سوزن بیان کنید ؟ اگر چنین است، شما باید قشر پریوریت مغز خود را به خاطر داشته باشید. در مقایسه با بسیاری از نقاط مغز، قشر پریوریک که به حیوانات و انسان اجازه می دهد تا اطلاعات مربوط به بو را پردازش کنند،  یک سر و صدا کثیف از ارتباط بین سلول به نام نورون به نظر می رسد. در حال حاضر، محققان موسسه Salk روشن کرده اند که چگونه تصادفی قشر پریوریکس در واقع به مغز بین بوی های مشابه متمایز است؟

چارلز استیونس، استاد برجسته کارشناسی در آزمایشگاه نوروبیولوژی مولکولی، و همکارانش از کار جدید، می گوید: “پارادایم استاندارد این است که اطلاعات در مغز کدام است که سلول ها فعال هستند، اما این برای سیستم بویایی درست نیست.” “در سیستم بویایی، معلوم می شود این موضوع نیست که سلول ها فعال هستند، اما چند سلول فعال می باشند و چقدر فعال هستند.”

گذشته از درک بهتر چگونگی پردازش بو، پژوهش جدید که در مجله Neurology Comparative در 17 ژوئیه 2018 منتشر شده است، می تواند منجر به درک بیشتر در مورد اینکه چگونه برخی از مغز اطلاعات را سازماندهی شود.

هنگامی که مولکول های خنثی با  امضای هر بوی خاص به گیرنده ها در یک فرد متصل می شوند، سیگنال به لامپ بویایی منتقل می شود و از آنجا به قشر پریوریک متصل می شود. در سیستم های حسی دیگر مانند سیستم بصری، اطلاعات از طریق مغز به نظم دقیق می رسد. به عنوان مثال، بخش های خاصی از چشم، همیشه اطلاعات را به قسمت های خاصی از قشر بصری انتقال می دهند. اما محققان به مدت طولانی شناخته شده است که این دستور در قشر پریوریتی گم شده است.

همکار شیام سرینیواسان، دانشمند معاون پروژه دانشگاهی کالیفرنیا سان دیگو برای مغز و ذهن، می گوید: “ما نمی توانیم هیچ سفارشی را در ارتباطات قشر پریوریک در هر گونه  تشخیص دهیم.” “هر گونه بوی داده شده حدود 10 درصد از نورون هایی که به نظر می رسد در سراسر قشر پریوریک پراکنده شده است، روشن می شود.”

برای شروع جزئیات در مورد چگونگی قشر پریوریکس اطلاعات بویایی را کد گذاری می کند و اینکه ارتباطات آن واقعا تصادفی است، استیونس و سوریوویسان تجزیه کننده Cortices پریوری 9 موش با استفاده از تکنیک های مختلف رنگ آمیزی و میکروسکوپی  به آنها انواع سلول های مختلف را در منطقه مغز تجسم می دهد. هدف اول آنها: تعیین تعداد و تراکم سلولهای قشر پریوریک است.

Srinivasan توضیح می دهد: “این واقعا یک نظرسنجی بود.” “ما سلول ها را در مناطق نمایشی مختلف شمارش کردیم و به طور متوسط ​​آنها را در کل منطقه” محاسبه کردیم. ”

 

آنها به این نتیجه رسیدند که قارچ پریوریکس موش حدود نیمی از میلیون نورون در آن تقسیم شده است، به طور مساوی بین بزرگتر و ضخیم تر از پریبیوم قدامی تقسیم می شود.

با استفاده از این اطلاعات اولیه درباره تعداد تراکم و عصب، و همچنین دانش از مطالعات قبلی در مورد تعداد نورون در لامپ عصبی و تعداد بسیاری از اتصالات نورونی و یا سیناپس لامپ عصبی را به قشر پریور متصل می کند، محققان توانستند یک نتیجه شگفت انگیز را جلب کنند: هر نورون در لامپ بویایی تقریبا هر نورون در قشر پریپی متصل است.

“استیونس می گوید:” در هر سلول بدخیم، اطلاعاتی از درون هر گیرنده بوی وجود دارد “. “نورون یک بوی قهوه نیست، بلکه تعداد زیادی از نورونهای سلول قهوه در تمام نقاط وجود دارد.” او توضیح می دهد که هر بوی یک اثر انگشت است که بیشتر بر پایه اتصالات استوار است، در حالی که بوی قهوه می تواند تقریبا همان نورونهای موجود در pyriform را فعال کند، به جای یک گیرنده تنها تشخیص یک بوی و روشن کردن یک خوشه از نورونهای هشدار دهنده و قارچ به عنوان بوی شکلات، آنها هر نورون را به درجه ای متفاوت فعال می کند.

Srinivasan می گوید: “یک مزیت این سیستم این است که می تواند اطلاعات بسیار پیچیده را رمزگذاری کند. همچنین این باعث می شود آن را بسیار قوی به سر و صدا در بیاورد. اگر یک نورون یک سیگنال پر سر و صدا” ارسال می کند، فعال سازی قوی تر یا ضعیف تر از آن باید نویز توسط بسیاری از نورون های دیگر که همزمان و سیگنال های دقیق تر ارسال می کنند، لغو شود.

محققان می خواهند کار را در حیوانات دیگر تکرار کنند تا ببینند که شباهت ها و تفاوت ها دروغ است. آنها همچنین علاقه مند به جستجوی مناطق دیگری از مغز  که مدتها به نظر می رسد که به واسطه اتصالات به ظاهر تصادفی تحت سلطه قرار گرفته اند تا ببینند آیا آنها به همان شیوه سازماندهی شده اند یا خیر.

استیونس و سرینویوزان که در روز 13 ژوئیه در مجله علوم اعصاب در مورد استفاده از مدار یادگیری بوی بد  میوه برای بهبود محصول فعلی الگوریتم های یادگیری عمیق، توسط موسسه کالی برای مغز و ذهن در UC San دیگو و بنیاد ملی علوم را منتشر کرد.

منبع

Shyam Srinivasan, Charles F Stevens, 2018. The distributed circuit within the piriform cortex makes odor discrimination robust. Journal of Comparative Neurology; DOI: 10.1002/cne.24492