Neuronų prieštaringi veiksmai paaiškinti

Smegenų neuronai kurį laiką glumino mokslininkus. Kodėl, kai jie pradeda sukelti judesius kūne, kai kurie, atrodo, spontaniškai atlieka priešingus veiksmus, nei tikimasi?

Stanfordo mokslininkai mano, kad tai suprato.

Jei palyginsite neurono elgesį su švytuokle laikrodyje, viskas bus prasminga, - sakė doktorantas Markas Churchlandas, elektrotechnikos mokslų daktaras.

"Klasikinė idėja yra ta, kad neuronai yra koduojami pagal tam tikrą projektą, kuriame kiekvienas neuronas turi judėjimą, kuriam jis labiau patinka", - sakė jis.

Tai reiškia, kad neuronas tampa aktyviausias prieš jo pageidaujamą judėjimą ir jo metu, - aiškina jis. Pavyzdžiui, jei žmogus norėjo perkelti koją į dešinę, visi neuronai būtų aktyvūs, tačiau dešinę linkę neuronai rodytų daugiausiai aktyvumo.

"Tačiau mes nustatėme, kad neuronas gali būti labai aktyvus prieš, tarkime, judėjimą į dešinę, bet tada iš tikrųjų uždaryti prieš pat judėjimą į dešinę", - sakė Churchlandas.

„Arba jis gali būti visiškai neaktyvus prieš judėjimą kairėn, bet tada stipriai judėti kairės judėjimo metu. Jei bandote susieti vieno neurono veiklą su vykstančiu veiksmu, tai atrodo beprotiškai “.

Churchlandas toliau paaiškina švytuoklės analogiją sakydamas, kad norint švytuoklę pasukti į dešinę, pirmiausia reikia ją patraukti į kairę. Švytuoklei svyruojant į kairę ir į dešinę, ji skirtingais laikais judės skirtingomis kryptimis, tačiau visi veiksmai vis dar veikia, kad būtų išlaikytas tinkamas laikas.

„Jei sakytumėte, kad neuronas iš tikrųjų balsavo už pageidaujamą judėjimą, sakytumėte, kad šiuo metu jis balsuoja už judėjimą kairėn, o po dešimtosios sekundės jis balsuoja už judėjimą dešinėn, o po to - dešimtąją sekundę balsuoja už ką kita “, - sakė Churchlandas. "Tai neturėtų jokios prasmės".

„Nors balsavimas laikui bėgant turėtų išlikti gražus ir nuoseklus, švytuoklė skirtingais laikais gali pakreipti skirtingas puses. Bet švytuoklė turi dinamiką, kuri yra nuosekli laikui bėgant, nors švytuoklės padėtis nėra “, - sakė Churchlandas.

Churchlandas ir daktarė Krišna Shenoy, elektrotechnikos docentė, sugebėjo ištirti šiuos nervinio švytuoklės veiksmus su rezus makakos beždžionėmis, kurių nervų veikla buvo stebima kompiuteriu.

Testo metu beždžionės žaidė „swat the fly“ vaizdo žaidimą, kuriame kvadratas šmėstelėjo ekrane, tarsi dūzgianti musė. Kai ji nusileido (nustojo žongliruoti), beždžionė į ją plūdo.

Žaidimas leido tyrėjams užfiksuoti nervų veiklą ne tik musės plūkimo judesio metu, bet ir tuo metu, kai beždžionės ruošėsi judėti.

Tyrimas yra lapkričio 4 d. Leidinyje Neuronas.

Šaltinis: Stanfordo universitetas