Neurowissenschaftler finden neue Weg, der es erlaubt, mehrere Hirnareale kommunizieren innerhalb striatum

Carnegie Mellon University Neurowissenschaftler haben festgestellt, einen neuen Weg durch die verschiedenen Gehirnregionen kommunizieren innerhalb des Gehirns, das striatum.

Veröffentlicht in das Journal of Neuroscience die Ergebnisse verdeutlichen die strukturellen und funktionellen verbindungen, die es ermöglichen, das Gehirn zu verwenden reinforcement learning zu machen räumlicher Entscheidungen, wie dem dorsolateralen präfrontalen Kortex (DLPFC), orbitofrontalen Kortex (OFC) und posterioren parietalen Kortex (PPC). Die Kommunikation zwischen diesen Regionen ist wichtig, um Fähigkeiten wie, wie ein baseball-Spieler ist in der Lage abzuschätzen, wo swing seinem Schläger oder wie man eine person findet, die ein Auto in einem großen Parkplatz gefüllt mit ähnlichen Autos.

Zu wissen, wie diese spezifischen Wege zusammen arbeiten, bietet wichtige Einblicke in, wie lernen stattfindet. Es könnte auch führen zu verbesserte Behandlungen für Parkinson-Krankheit.

„Durch das Verständnis, genau, wie diese Systeme miteinander kommunizieren, können wir ein besseres Verständnis dafür, wie diese Systeme funktionieren, wie Sie im gesunden Gehirn, sondern auch beginnen zu verstehen, wie Parkinson-Krankheit, verschiedene Arten von Systemen ‚cascade‘ oder starten Sie mit einem symptom wie motor Dysfunktion und zu einem anderen, wie Speicher oder Entscheidungsprobleme,“ sagte Timothy Verstynen, assistant professor für Psychologie und ein Mitglied der Fakultät in der Mitte für die Neurale Basis des Erkennens (CNBC) in CMU Dietrich ‚ s College of Humanities and Social Sciences.

Die Hoffnung ist, dass mehr wissen, wie die Konnektivität ist in Bezug auf Verhalten, können die Wissenschaftler entwickeln therapeutische Interventionen, die den Schwerpunkt auf die Stärkung möglicherweise geschwächt oder beschädigt wegen.

Für die Studie, Verstynen und Kevin Jarbo, ein Ph. D.-student in der Psychologie, verwendet diffusion spectrum imaging-und fiber-Technologie, zu analysieren, Gehirn Bilder, die von 60 gesunden Erwachsenen. Die erweiterten imaging-Techniken erlaubt Verstynen und Jarbo Visualisierung der weißen Substanz Wege aus dem DLPFC, OFC und PPC.

Sie fanden heraus, dass die Wege aus allen drei Bereichen projiziert, um ähnliche Bereiche im Großhirn-region namens Corpus striatum, einem Teil der Basalganglien Bahnen, die am häufigsten im Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit. Die Muster waren konsistent über alle Teilnehmer.

Die Forscher folgten die strukturelle Konnektivität Analyse mit einem funktionelle Konnektivität Analyse mittels resting state fMRI Bilder. Die Ergebnisse zeigten, dass die Konvergenz Zonen wurden nicht nur strukturell verbunden sind, aber funktional verbunden als gut. Noch wichtiger ist, sind die Bereiche an der Oberfläche des Gehirns in allen drei kortikalen Arealen zeigte sich eine hohe überschneidung von Struktur und funktionelle Konnektivität.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass es eine strukturelle und funktionelle Netzwerk im Gehirn, das es uns ermöglicht die Integration von Informationen darüber, wo wir unsere Aufmerksamkeit in unsere visuospatial Umgebung mit Belohnung und Bestrafung Signale im Zusammenhang mit unserer letzten Aktion Möglichkeiten, um zu lernen, wie zu aktualisieren, und hoffentlich zu verbessern, unsere Zukunft zu handeln Entscheidungen zu treffen“, Jarbo, sagte.

Eine weitere Konsequenz für diese Studie ist ein tieferes Verständnis darüber, wie reinforcement learning geschieht.

„Viele Modelle des reinforcement learning Prozess davon ausgehen, dass eine Belohnung für Signale aus dem orbitofrontalen Kortex konvergieren mit Informationen aus anderen Bereichen. Diese haben gezeigt, um wahr zu sein für andere Regionen des präfrontalen Kortex. Wir sind die ersten, die zeigen, dass räumliche Aufmerksamkeit die Informationen aus dem parietalen Kortex kann auch zu diesem Prozess beitragen,“ sagte Verstynen.

Als die Wiege der künstlichen Intelligenz und der kognitiven Psychologie, Carnegie Mellon ist ein führendes Unternehmen in der Untersuchung von Gehirn und Verhalten für mehr als 50 Jahren. Die Universität geschaffen hat, einige der ersten kognitiven Tutoren, geholfen zu entwickeln, der Jeopardy-Gewinner Watson, gründete eine bahnbrechende Doktoranden-Programm in neural computation, abgeschlossen und cutting-edge-Arbeit im Verständnis der Genetik des Autismus. Aufbauend auf seine stärken in Biologie, informatik, Psychologie, Statistik und engineering, CMU vor kurzem BrainHubSM, eine Globale initiative, die konzentriert sich auf, wie die Struktur und Aktivität des Gehirns geben Anlass zu einer komplexen Verhaltensweisen.

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