Cerebral Cortex: электрические поля координируют работу нейронов
Изображение: Cerebral Cortex (2023)
Ученые Массачусетского технологического института раскрыли, что слабые электрические поля, возникающие в мозге, опосредуют и координируют связь между нейронами различных его областей. Это позволяет создавать функциональные сети, участвующие, например, в формировании новых воспоминаний. Результаты исследования опубликованы в журнале Cerebral Cortex.
Нейробиологи продемонстрировали, что, когда животные решали задачи, используя рабочую память, электрическое поле, возникающее в результате активности всех нейронов, координировало работу задействованных областей мозга. Поле, в свою очередь, управляло нейронной активностью или колебаниями напряжения на клеточных мембранах.
Исследователи проанализировали данные о двух областях мозга — фронтальных глазных полей (FEF) и дополнительных глазных полей (SEF). Предыдущие эксперименты показали, что первая участвует в генерации намеренных саккад глаз, а вторая, как считается, способствует улучшению производительности саккад, основываясь на ожидаемых требованиях к задачам. Обе области формируют энграммный комплекс, то есть в их нейронах «записана» память.
Материалы по теме:
Об изъяне понятно.Зачем Neuralink Илона Маска проводит смертельные эксперименты на животных и есть ли у проекта будущее?2 марта 2022
Мозговые чипы уже вживляют людям.На что они способны, какие болезни смогут вылечить и как помогут спасти жизни?13 ноября 2022
Когда животные выполняли ряд задач на отслеживание демонстрируемых им объектов, ученые регистрировали потенциалы локального поля, создаваемые множеством нейронов в каждой области. Авторы работы использовали эти данные для создания математических моделей, которые предсказывали индивидуальную нейронную активность и общие электрические поля. Модели показали, что в каждой рассмотренной области мозга электрические поля оказывали сильное влияние на нейронную активность, а не наоборот.
Ученые также обнаружили, что именно электрические поля, а не нейронная активность, обеспечивали передачу информации между FEF и SEF. В частности, они обнаружили, что передача обычно происходит от FEF к SEF, что согласуется с предыдущими исследованиями взаимодействия этих двух областей. FEF имеет тенденцию лидировать в инициировании движения глаз, а SEF оптимизирует эти движения. Кроме того, электрические поля кодировали одну и ту же информацию в обеих областях, объединяя их в сеть энграммной памяти.
Результаты показывают, что такие технологии, как транскраниальная электрическая стимуляция, которая изменяет электрические поля в мозге, могут быть эффективным методом лечения патологических состояний, связанных с неправильной работой сетей нейронов.
