Как гласит пословица "нейроны, которые срабатывают вместе, соединяются вместе," но новая статья, опубликованная сегодня в Neuron, демонстрирует, что, помимо сходства ответов, цель проекции также ограничивает локальную связь.
Исследователи из Sainsbury Wellcome Center пытались выяснить правила взаимодействия нейронов в неокортексе с долгосрочной целью построения моделей, чтобы понять, как мозг производит вычисления и как свойства нейронов возникают из структуры их связей.
Традиционно нейроны, которые проецируются внутри коры, считались однородными, особенно по сравнению с нейронами, которые проецируются из коры в другие области мозга, но становится ясно, что эти корково-корковые клетки на самом деле весьма разнообразны.
В исследовании Ким, Знаменский и др. изучили связи между различными типами возбуждающих нейронов в первичной зрительной коре (V1), которые проецируются в две более высокие зрительные области, переднебоковую (AL) и заднемедиальную (PM), у мышей.
Основываясь на предыдущих исследованиях, исследование обнаружило предвзятость между популяциями клеток: одна популяция предпочитала быстро движущиеся грубые визуальные стимулы, а другая популяция предпочитала медленно движущиеся визуальные стимулы более мелкого масштаба. Но многие нейроны в обеих популяциях разделяли предпочтение визуальных стимулов.
Важно отметить, что исследователи обнаружили, что клетки с одной и той же целью проекции (e.грамм. AL-проецирующие нейроны) установили связи друг с другом, но редко устанавливали связи со своими соседями, проецирующими PM. "Ячейки, проецирующиеся на разные цели, не могут взаимодействовать друг с другом, несмотря на то, что они являются соседями. Этот новый принцип “ исключения ” связи вызывает недоумение, учитывая, что эти нейроны часто вместе реагируют на одни и те же сенсорные стимулы", говорит Том миссис-Флогель, старший автор исследования.
Почему может быть так, что между этими двумя выходными каналами в зрительной коре очень мало перекрестных помех?? Предыдущая работа лаборатории миссис-Флогель показала, что вы можете предсказать, какие клетки зрительной коры соединяются, глядя на их ответы. Клетки, которые активны одновременно и реагируют на похожие типы визуальных стимулов, с гораздо большей вероятностью соединятся друг с другом. Однако это не относится к ячейкам, проецирующим AL и PM, которые функционально очень похожи, но каким-то образом избегают установления связей друг с другом. Одна из возможностей заключается в том, что сигналы, передаваемые этими популяциями клеток, хранятся отдельно, чтобы позволить независимый контроль этих выходных путей.
Если они срабатывают вместе, но не соединяются вместе, как эти параллельные каналы к AL и PM настроены?? Одно из направлений будущего – изучить, существуют ли молекулярные механизмы, которые диктуют эти особые правила соединения. Исследователи также изучат, насколько широко распространены эти “ жесткие ” модели взаимодействия в мозгу.
Петр Знаменский, первый соавтор статьи, прокомментировал важность работы: "Поток информации в мозгу определяется тем, где отдельные нейроны получают свои входные данные и куда они отправляют свои выходные данные. Чтобы получить механистическое понимание нейронных вычислений, нам необходимо знать эти правила взаимосвязей."
Дальнейшие исследования будут сосредоточены на функциях этих независимых выходных каналов и на том, как отдельные нейроны решают, какие входы выбрать и куда отправить свои аксоны. Путем дальнейшего понимания молекулярных механизмов этих правил исследователи надеются собрать воедино процессы, которые управляют сложной связью мозга.