Nach einem Schädel-Hirn-Verletzungen, warum einige Menschen schnell zurückzugewinnen, Ihre Fähigkeiten, während andere Gesicht lang anhaltende Rückschläge? Boston University Neurowissenschaftler Jerry Chen und seine Kollegen haben versucht, diese Frage zu beantworten, durch das Verständnis, welche Teile des Gehirns werden verwendet, um sensorische Informationen und denken Sie daran, verschiedene Kompetenzen.
„Von einem biomedizinischen Standpunkt aus, die Frage ist, ob bestimmte Teile des Gehirns sind [allein verantwortlich für] bestimmte Arten von Funktion,“ sagt Chen, College of Arts & Sciences assistant professor für Biologie und Mitglied der Fakultät der BU ‚ s Center for Systems Neuroscience. Die neuesten Forschungsergebnisse aus seinem Labor, veröffentlicht im Neuron, könnte schließlich helfen uns festzustellen, welche Fähigkeiten sind besonders schwierig, sich zu erholen nach einem Schädel-Hirn-Verletzung—wahrscheinlich, weil diese Fähigkeiten vertreten sind, nur in einem Bereich des Gehirns—und die sind widerstandsfähiger.
Chens team erstellt ein memory-Spiel, für die Maus zur Untersuchung der Funktion von zwei Hirnareale, die Informationen verarbeiten, über das Gefühl der Berührung und der Erinnerung an frühere Ereignisse—Bereiche des Gehirns, die Sie genannt S1 und S2. Chen wollte, um zu sehen, ob S1 und S2 verarbeitet die gleichen Informationen (verteilte Verarbeitung), oder wenn die Bereiche, die jeder hatte, spezialisierte, unabhängige Rollen (lokale Verarbeitung).
Mäuse wurden vorgestellt, die mit einem memory-Spiel, die sanft angeregt, Ihre Bärte mit einem beweglichen Gerät. Für die Mäuse, das Ziel des Spiels war zu erkennen, whisker Bewegungsmuster um die Belohnung zu erhalten. Erste, jede Maus fühlte sich das Gerät bewegen Ihre schnurrhaare entweder vorwärts oder rückwärts. Dann, nach einer pause von zwei Sekunden, das Gerät bewegt Ihre schnurrhaare wieder. Wenn Ihre schnurrhaare wurden verschoben in entgegengesetzte Richtungen in den beiden Runden—zum Beispiel, wenn das Gerät zog die schnurrhaare nach vorn zuerst, hielt inne und zog dann die schnurrhaare nach hinten—die Mäuse gelernt haben, Sie lecken konnte ein Stroh zu erhalten, ein Durstlöscher. Auf der anderen Seite, wenn das Gerät bewegt Ihre schnurrhaare in die gleiche Richtung, während die beiden Runden, die Mäuse sollen es unterlassen, lecken. Wenn die Mäuse haben es falsch, Sie stattdessen erhalten Sie einen kleinen Lufthauch und ein timeout vor, Sie könnten das Spiel wieder aufzunehmen.
Mittlerweile konnten die Forscher beobachten die Mäuse die Aktivität des Gehirns während des Spiels und sehen, wie die S1-und S2-Bereiche wirkte sich auch auf die Mäuse Fähigkeiten. Sie verwendeten eine Technik namens optogenetik, eine gentechnische Methode, die Ihnen erlaubt, selektiv die Aktivierung von Gruppen von Hirnzellen in den S1-oder S2-Bereiche der Mäuse Gehirn mit Licht.
Die Forscher fanden heraus, dass die S1-und S2-Bereiche der Mäuse Gehirn zu tun eine Menge von der gleichen Verarbeitung, Häufig das senden von Informationen hin und her zu einander. Aber Sie beobachtet auch, dass die beiden Gehirnregionen durchgeführt, einige spezielle Rollen, während die Mäuse spielten das memory-Spiel. S1 scheint zu sein, stärker in die Verarbeitung von unmittelbaren sensorischen Informationen einen Sinn zu geben, wie die Mäuse die schnurrhaare bewegen sich in Echtzeit. Im Gegensatz dazu, S2 scheint besonders helfen, die Mäuse erinnern vergangener Ereignisse, mit den Mäusen, sich auf diese Hirnregion zu erinnern, was passiert in der ersten Runde des Spiels.
Chen sagt, die Ergebnisse vorschlagen, dass S1 und S2 verdrahtet sind anders, als die Gehirnzellen, die in S2 sind stärker miteinander verbunden als die Gehirnzellen innerhalb von S1. Chen spekuliert, dass diese stärkere verbindungen beziehen sich auf S2, die Rolle in der Erinnerung an die Vergangenheit. Wenn Gehirnzellen sind mehr miteinander verbunden, kann es einfacher sein, für ein Stichwort, um aus einer Kette von Zellen und lösen eine Erinnerung—ein „domino-Effekt“, der die neuronale Aktivität. Zusammen, die lokalisierte und verteilte Verarbeitung Rollen S1 und S2 beide dazu beigetragen, um die Mäuse zu können, richtig das Spiel spielen und verdienen ein zuckerhaltiges.
Obwohl die Menschen haben keine Bärte, das team der experimentellen Beobachtungen darstellen könnte, die gleiche Art von sensorischen Informationen verarbeitet, die von menschlichen Händen.
„Wir haben genauso viel Sensibilität und Fingerfertigkeit Prozess taktile Informationen mit unseren Fingern wie eine Maus, hat mit seinen Schnurrhaaren,“ sagt Chen. „Also, wenn wir untersuchen, wie wir den Prozess taktile Informationen in unserer hand und der Finger, wir erwarten zu sehen, nur so viel verteilt macht als würden wir [eine Maus], weil das, was wir entwickelt haben, zu verwenden, da einer unserer wichtigsten Sinne.“
Bevor diese Erkenntnisse können helfen, Menschen leiden unter lange anhaltenden Verlust der motorischen Fähigkeiten oder sonstige Fähigkeiten nach Schädel-Hirn-Verletzungen, Chen sagt, es gibt noch eine Menge Forschung zu tun.
„Ein Faktor, der zu beachten ist, dass die eine Maus hat ein kleineres Gehirn [als Mensch], und einige dieser Gebiete sind viel mehr vermischt, so dass die Verarbeitung im Gehirn einer Maus kann auch mehr verteilt“, sagt er.