Gehirnnetzwerk für beobachtete soziale Bedrohungsinteraktionen aufgedeckt | 2020

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Anonim

Die Forschung von Naotaka Fujii und Kollegen am RIKEN Brain Science Institute in Japan beantwortet die langjährige Frage, ob das Gedächtnis einer beobachteten sozialen Begegnung auf demselben neuronalen Weg gebildet und erinnert werden kann. Um diese Idee zu testen, überlagerten die Autoren ein 128-Kanal-Aufzeichnungsarray auf einer Affenrinde, um die elektrische Aktivität aufzuzeichnen, während die Versuchsperson Videos von einem Affen sah, der einen anderen bedrohte. In Kontrollstudien zeigten die Videos nicht bedrohliche Wechselwirkungen.

Die Forscher zeichneten die Gehirnaktivitätsdaten auf einem Server auf und berechneten mithilfe von Big-Data-Analysetechniken einen mehrdimensionalen Wert mit der Bezeichnung ERC (Event Related Causality), der die kontinuierliche Entwicklung der Gehirnaktivität in Zeit, Raum und Richtung der Kommunikation zwischen Gehirnregionen während des Zeitraums indiziert die Aufgabe. Der ERC wiederum wurde zerlegt, um Hotspots der Netzwerkaktivität zu identifizieren, die das Team "Module" nannte, die bestimmte Epochen in den beobachteten sozialen Bedrohungsinteraktionen feststellten.

Die Module zeigten einen reichen dynamischen Informationsfluss im Hirnnetzwerk mit beispielloser Auflösung. Ein Modul kodierte die Bildung eines Gedächtnisses der beobachteten sozialen Interaktion und enthüllte einen Informationsfluss von sensorischen Wahrnehmungsbereichen zu höheren Gehirnstrukturen. Umgekehrt zeigten Tiere mit den Hinweisen, die bei den ersten Bedrohungsereignissen beobachtet wurden, dasselbe Netzwerk mit umgekehrtem Kommunikationsfluss, was nahelegt, dasselbe Netzwerk zum Wahrnehmen und Abrufen des Ereignisses verwendet wurde, während der bedrohende Affe nicht sichtbar war.

Die Ergebnisse öffnen ein Fenster in die Struktur von Hirnnetzwerken für kognitive Prozesse wie das Beobachten des Verhaltens anderer. Die in der Studie verwendeten Methoden sind verallgemeinerbar auf andere Situationen, die eine mentale Verarbeitung erfordern. Die Ergebnisse haben auch Auswirkungen auf die Kartierung der Gehirnaktivität durch große föderale Gehirnprojekte, einschließlich der US-amerikanischen BRAIN-Initiative und des EU-Human-Brain-Projekts, was darauf hinweist, dass Technologien zur Messung der Gehirnaktivität darauf abzielen sollten, nicht nur große Populationen von Neuronen, sondern auch deren Netzwerkkommunikationsstrukturen zu überwachen.