Jak Brain analyzuje relevantní a irelevantní informace

S přívalem informací, které na nás přicházejí - a stále hlučnějším světem - jak víme, co je důležité a co ne?

Nová studie ukazuje, jak se mozek odděluje od relevantních informací.

"Pro náš každodenní život je zásadní, aby náš mozek zpracovával nejdůležitější informace ze všeho, co nám bylo předloženo," řekl Dr. Xiao-Jing Wang, globální profesor neurálních věd na New York University a New York University Shanghai a vedoucí studie autor.

"V extrémně komplikovaném nervovém okruhu v mozku musí existovat hradlovací mechanismus, který směruje relevantní informace na správné místo ve správný čas."

Analýza založená na výpočetním modelu se zaměřuje na inhibiční neurony - dopravní policisté v mozku, kteří pomáhají zajistit správné neurologické reakce na příchozí podněty potlačením dalších neuronů a prací na vyvážení excitačních neuronů, jejichž cílem je stimulace neuronální aktivity.

"Náš model využívá k dosažení tohoto cíle základní prvek mozkového okruhu zahrnující více typů inhibičních neuronů," vysvětlil Wang. "Náš výpočetní model ukazuje, že inhibiční neurony mohou umožnit neurálnímu obvodu bránit ve specifických drahách informací a filtrovat zbytek."

V analýze vedené Guangyu Robertem Yangem, doktorandem ve Wangově laboratoři, vědci vymysleli model, který mapuje složitější roli inhibičních neuronů, než se dříve navrhovalo.

Tým se zvláště zajímal o specifický podtyp inhibičních neuronů, který se zaměřuje na dendrity excitačních neuronů - komponenty neuronu, kde se nacházejí vstupy z jiných neuronů. Tyto inhibiční neurony zaměřené na dendrit jsou značeny biologickým markerem zvaným somatostatin a mohou je vědci selektivně studovat.

Vědci navrhli, aby nekontrolovali pouze celkové vstupy do neuronu, ale také vstupy z jednotlivých cest, například vizuální nebo sluchové dráhy konvergující k neuronu.

"To bylo považováno za obtížné, protože spojení z inhibičních neuronů na excitační neurony vypadalo hustě a nestrukturovaně," řekl Yang. "Překvapivým zjištěním z naší studie je, že přesnosti požadované pro brány specifické pro dráhu lze dosáhnout inhibičními neurony."

Vědci použili výpočetní modely, aby ukázali, že i při zdánlivě náhodných spojeních mohou tyto neurony zaměřené na dendrit zaměřit jednotlivé cesty vyrovnáním s excitačními vstupy různými cestami. Ukázali, že tohoto sladění lze dosáhnout pomocí synaptické plasticity, mozkového mechanismu pro učení prostřednictvím zkušeností.

Studie byla zveřejněna v časopise Příroda komunikace.

Zdroj: New York University