Пояснення суперечливих дій нейронів

Нейрони головного мозку вже деякий час бентежать вчених. Чому, починаючи викликати рухи в тілі, здається, дехто спонтанно здійснює протилежні дії, ніж очікувалося?

Стенфордські вчені вважають, що вони це вже зрозуміли.

Якщо порівняти поведінку нейрона з маятником у годиннику, все починає мати сенс, сказав Марк Черчленд, доктор філософії, докторант з електротехніки.

"Класична ідея полягає в тому, що нейрони кодуються відповідно до певного плану, в якому кожен нейрон має рух, який йому більше подобається", - сказав він.

Це означає, що нейрон стає найбільш активним до і під час його вподобаного руху, пояснює він. Наприклад, якби людина хотіла перевести ногу вправо, всі нейрони були б активними, але нейрони, що віддають перевагу праворуч, виявляли б найбільшу активність.

"Але ми виявили, що нейрон може бути дуже активним до, скажімо, руху вправо, але потім фактично вимкнутись безпосередньо перед рухом вправо", - сказав Черчленд.

“Або він може бути абсолютно неактивним до руху вліво, але потім стати сильно активним під час руху вліво. Якщо ви намагаєтеся пов’язати активність окремого нейрона з дією, що відбувається, це виглядає божевільно ".

Далі Черчленд пояснює аналогію маятника тим, що для того, щоб змусити маятник рухатись праворуч, спочатку потрібно потягнути його ліворуч. Коли маятник коливається вліво і вправо, він буде рухатися в різні боки в різний час, але всі дії все ще працюють, щоб дотримати належний час.

"Якщо ви сказали, що нейрон фактично голосував за свій бажаний рух, ви сказали б, що в цей час він голосує за рух вліво, а через десяту секунду - за рух вправо, а десяту секунду після цього він голосує за щось інше », - сказав Черчленд. "Це взагалі не мало б сенсу".

“Хоча голосування - це те, що повинно залишатися приємним і послідовним у часі, маятник може змінювати різні напрямки в різний час. Але маятник має динаміку, яка є послідовною у часі, навіть незважаючи на те, що положення маятника не є таким », - сказав Черчленд.

Черчленд і Крішна Шеной, доктор філософії, доцент кафедри електротехніки, змогли вивчити ці дії нейронного маятника за допомогою макак-резус-макак, нервова активність яких контролювалася за допомогою комп'ютера.

Під час випробування мавпи грали у відеоігру "swat the fly", в якій квадрат перекручувався на екрані, як гудіння мухи. Коли він приземлявся (переставав хитатися), мавпа била на нього.

Гра дозволила дослідникам реєструвати нервову активність не тільки під час руху мух, але й у той час, коли мавпи готувались до руху.

Дослідження знайдено у випуску журналу "" Нейрон.

Джерело: Стенфордський університет