Мозг кодирует информацию, собранную нашими органами чувств. Однако для того, чтобы воспринимать окружающую среду и взаимодействовать с ней, эти сенсорные сигналы должны интерпретироваться в контексте прошлого опыта, хранящегося в мозгу, и текущих целей человека. Команда под руководством профессора доктора Йоханнеса Летцкуса, профессора медицинского факультета Фрайбургского университета и руководителя исследовательской группы Института исследований мозга Макса Планка во Франкфурте-на-Майне, теперь определила ключевой источник этого зависящего от опыта так называемая информация сверху вниз. Ученые опубликовали свои результаты в журнале Science.
Неокортекс - самая большая и мощная область человеческого мозга. Все его важные когнитивные функции стали возможными благодаря конвергенции двух различных потоков информации: восходящего потока, который представляет сигналы из окружающей среды, и потока «сверху вниз», который передает внутреннюю информацию о прошлом. опыт и текущие цели. По словам Летцкуса, вопрос о том, как и где именно обрабатывается эта внутренняя информация, по большей части не исследован. Это побудило его и его команду искать источники этих нисходящих сигналов. Ученым удалось идентифицировать область таламуса, область мозга, глубоко укоренившуюся в переднем мозге, в качестве ключевой области-кандидата для такой внутренней информации.
Основываясь на этом, доктор М. Белен Парди, научный сотрудник лаборатории Letzkus, разработал стратегию для измерения реакции отдельных таламических синапсов в неокортексе мыши до и после парадигмы обучения. «В то время как нейтральные стимулы, не относящиеся к делу, кодировались небольшими и временными реакциями на этом пути, обучение сильно увеличивало их активность и делало сигналы более быстрыми и устойчивыми с течением времени», - объясняет Парди. «Мы были действительно убеждены, когда сравнили силу приобретенной памяти с изменением таламической активности: это выявило сильную положительную корреляцию, указывающую на то, что входные данные от таламуса в значительной степени кодируют усвоенную поведенческую значимость стимулов», - говорит Летцкус.
В дальнейших экспериментах и компьютерном моделировании, которые проводились вместе с командой доктора Хеннинга Спрекелера из Технического университета Берлина, исследователи обнаружили ранее неизвестный механизм, который может точно регулировать эту информацию, и определили специализированный тип нейрона во внешнем слое неокортекс, который динамически контролирует поток этих нисходящих сигналов. Это подтверждает предположение ученых о том, что проекции таламуса на сенсорный неокортекс служат ключевым источником информации о предыдущем опыте, связанном с сенсорными стимулами. «Такие нисходящие сигналы нарушаются при ряде заболеваний мозга, таких как аутизм и шизофрения», - объясняет Летцкус. «Мы надеемся, что настоящие результаты также позволят глубже понять неадаптивные изменения, лежащие в основе этих тяжелых состояний».
