جایی که مغز به دیدن بازی می رود

شما می بینید که چراغ سبز به سبز تبدیل می شود، بنابراین شما بر روی گاز پا می گذارید. در حالی که ارتباط بین دیدن و سپس حرکت در پاسخ ساده و ضروری برای زندگی روزمره است، دانشمندان علوم انسانی قادر به فراتر از بحث در مورد جایی که پیوند خورد و چگونه ساخته شده است ، هستند. اما در یک مطالعه جدید در ارتباطات طبی ، یک تیم در موسسه یادگیری و حافظه Picower MIT شواهدی را ارائه می دهد که نشان می دهد یک ناحیه مغزی ، قشر ضخیم جانبی (PPC) نقش مهمی در تبدیل دید به عمل دارد.

” Mriganka سو سورس، پل E. و لیلا نیوتون استاد علوم اعصاب در بخش مغز و علوم شناختی گفت: چشم انداز در عمل با چشم آغاز می شود، اما پس از آن اطلاعات باید به فرمان های موتور تبدیل شود، “این جایی است که این برنامه ریزی آغاز می شود.”

سور گفت: مطالعه ممکن است به توضیح یک مشکل خاص در برخی از افراد آسیب دیده مغزی یا سکته مغزی، به نام “غفلت نیمروز” را توضیح دهد. در چنین مواردی، مردم نمی توانند روی یک یا چند زمینه بصری خود به اشیا را درک کنند. چشمان و بدن آنها خوب است، اما مغز فقط این تصور را نمی کند که چیزی وجود دارد که بتواند عمل کند. برخی از مطالعات در چنین مواردی سبب آسیب به PPC شده است.

در تحقیق جدید، تیم تحقیق نقش دقیق PPC در موش ها را مشخص کردند  و نشان دادند که حاوی ترکیبی از نورون هایی است که با پردازش تصویری، تصمیم گیری و عمل سازگار هستند.

جرالد فو، دانشجوی کارشناسی ارشد سابق آزمایشگاه Sur که در حال حاضر در دانشگاه هاروارد است، گفت: “این باعث می شود PPC یک کانال ایده آل برای نقشه برداری انعطاف پذیری سیگنال های حساس روی فعالیت های حرکتی باشد.” Pho نویسنده اصلی همراه با مایکل گارد، همکار سابق MIT پس از مدرسه در حال حاضر در UC سانتا باربارا است.

برای انجام این تحقیق، تیم آموزش موش را بر روی یک وظیفه ساده انجام داد: اگر آنها یک الگوی راه را در روی صفحه نمایش ببینند، می توانند پوزه خود را برای پاداش مایع لیس بزنند، اما اگر نوارها را به طرف آنها دیدند، آنها نباید لیس بزنند ، و آنها نباید مایع تلخ را بچشند. در بعضی موارد، آنها می توانند با الگوهای بصری مشابه مواجه شوند. به این ترتیب، محققان می توانند پاسخ های نورونی را به الگوی بصری یا بدون پتانسیل حرکت موتور مقایسه کنند.

همانطور که موش ها در حال مشاهده الگوهای بصری و تصمیم گیری در لیسیدن بودند، محققان فعالیت های صدها نورون را در هر دو ناحیه مغزشان ثبت کردند: قشر دیداری که تصویر را پردازش می کند و PPC، قشر بصری، بلکه ورودی های بسیاری از مناطق حسی و حرکتی دیگر است. سلول های هر منطقه در هنگام فعال شدن، به سرعت درخشش بیشتری نشان می دادند و به دانشمندان نشان می داد که دقیقا زمانیکه آنها درگیر این کار بودند، مشخص شد.

نورونهای قشر اطراف، از آنها انتظار می رود، عمدتا زمانی که الگوی ظاهر شد و حرکت کرد، روشن شود. هرچند بین پاسخ دادن به یک الگوی بصری ، تقسیم شده بود.

Neurons در PPC واکنشهای متفاوتی را نشان داد. بعضی از آنها مانند نورونهای قشر بصری عمل می کردند، اما اکثر (حدود 70 درصد) فعال بودند بر اساس این که آیا الگوی درست راه را برای لیسیدن (به سمت بالا) فراهم می کردند  اگر پوزه در دسترس بود؟  به عبارت دیگر، بسیاری از نورونهای PPC به طور انتخابی پاسخ نه تنها به دیدن چیزی، بلکه به قواعد کار و فرصت عمل بر روی نشانه صحیح بصری، دادند.

گورد گفت: “بسیاری از نورونهای PPC فقط در ترکیبات خاصی از ورودی تصویری و حرکت موتور فعال بودند.” “این نشان می دهد که به جای اینکه نقش خاصی در پردازش حسی یا حرکتی بازی کنند، می توانند اطلاعات حسی و حرکتی را به صورت انعطاف پذیری مرتبط کنند تا موش به طور مناسب به محیط خود پاسخ دهد.”

اما حتی خطای گاه به گاه نیز آموزنده بود. در مورد زمانی که پوزه در دسترس بود و نوارها به سمت چپ حرکت می کردند، در نظر بگیرید. در این صورت، اگرچه موش می تواند لیس نزند، نورونهای قشر نورانی بدون توجه به تصمیم موش به همان شیوه رفتار می کردند. اما نورونهای PPC قبل از اینکه موش به اشتباه لیس بزند، فعال تر از قبل بود. این امر نشان می دهد که بسیاری از نورونهای PPC به سمت اقدامات گرا هستند.

معکوس کردن قانون

محققان قوانین کار را تغییر دادند هنوز به طور کامل متقاعد نشده اند که PPC تصمیم به لیسیدن را بر اساس دیدن جنبش درست صحیح کدگذاری کرده است. در حال حاضر، پوزه پس از لیسیدن به الگوی خطی به سمت چپ، تخلیه می شود و هنگامی که نوارها حرکت می کنند، مایع تلخ پخش می شود. به عبارت دیگر، موش هنوز هم همان چیزها را دید، اما آنچه که برای عمل به نظر می رسید، تغییر یافته بود.

محققان مجددا آموزش دادند و همان موش ها دوباره به همان نورون ها در همان مناطق نگاه کردند. نورون های کلیه قشرها  فعالیت خود را تغییر نمی دهند. کسانی که به دنبال الگوی صعودی یا الگوی جانبی بودند همچنان مانند قبل عمل می کردند. بعد از آن، موش ها آن را تغییر ندادند.

با این حال، پاسخ عصبی در PPC همراه با قوانین برای عمل تغییر کرد. در حال حاضر نورون هایی که به صورت انتخابی برای الگوهای بصری به سمت بالا فعال شده اند در عوض به الگوهای جانبی متصل می شوند. به عبارت دیگر، یادگیری قوانین جدید به طور مستقیم در فعالیت تغییر نورون در PPC مشهود بود. بنابراين محققان، رابطه مستقيم يادگيري در سطح سلولي را مشاهده مي کنند که به شدت PPC را به عنوان يک گره انتقادي در جايي که اقدام به آن اطلاعات مي کنند، پيگيري مي کنند.

“اگر شما قوانین چراغ های راهنمایی را به طوری که قرمز به معنی رفتن باشد، ورودی بصری هنوز هم توسط رنگ هدایت می شود، اما ارتباط با نورون های خروجی موتور تغییر می کند و در PPC اتفاق می افتد.”

محققان نوشتند یافته های پیشین نتایج پیش از آنکه سایر محققان در پستانداران تولید شده اند، نشان می دهند که موش ها شباهت مورد نیاز را برای کمک بیشتر به PPC فراهم می کنند.

آنها به این نتیجه رسیدند: “درک ما از این که چگونه تصمیم گیری ها محاسبه شده و تغییرات حرارتی ایجاد می شود، به تحلیل های سطح آتی سطح عملکرد PPC در این سیستم مدل قدرتمند، بسیار کمک خواهد کرد.”

منبع:

موارد ارائه شده توسط موسسه Picower در MIT