Ihr Gehirn verwendet Masterplan, um schnelle Bewegungen zu steuern

Eine Mouse ist Laufen uff einem Tretmühle, dies in verknüpfen Korridor dieser virtuellen Wirklichkeit eingebettet ist. Vor seinem geistigen Ophthalmos sieht er sich selbst verknüpfen Tunnel weiter huschen, vor dem sich ein markantes Lichtmuster befindet. Durch Training hat die Mouse gelernt, dass sie, wenn sie an dieser Lichtsignalanlage anhält und selbige Status 1,5 Sekunden weit hält, eine Belohnung erhält – verknüpfen kleinen Schluck Wasser. Dann kann es zu einer anderen Lichtsignalanlage sprinten, um eine weitere Belohnung zu erhalten.

Dieser Überbau ist die Grundlage pro die im Juli veröffentlichte Studie Zellberichte von den Neurowissenschaftlern Elie Adam, Taylor Johns und Mriganka Sur vom Massachusetts Institute of Technology. Es geht einer einfachen Frage nachdem: Wie funktioniert dies Gehirn – unter Mäusen, Menschen und anderen Säugetieren – schnell genug, um uns uff verknüpfen Cent zu stoppen? Die neue Arbeit zeigt, dass dies Gehirn nicht darauf ausgelegt ist, verknüpfen scharfen „Stopp“-Gebot uff direkteste oder intuitivste Weise zu leiten. Stattdessen verwendet es ein komplizierteres Signalisierungssystem, dies uff Prinzipien des Kalküls basiert. Welche Weisung mag bombastisch kompliziert tönen, ist nur eine frappant clevere Methode, um Verhaltensweisen zu steuern, die präziser sein sollen, wie es die Befehle des Gehirns sein können.

Die Test mehr als die einfache Mechanik des Gehens oder Laufens ist ziemlich störungsfrei zu charakterisieren: Die mesenzephale Bewegungsregion (MLR) des Gehirns sendet Signale an Neuronen im Rückenmark, die hemmende oder erregende Impulse an Motoneuronen senden, die die Beinmuskulatur steuern: Stop . Umziehen. Stopp. Umziehen. Jedes Zeichen ist eine Spitze elektrischer Unternehmungsgeist, die von den feuernden Sätzen von Neuronen erzeugt wird.

Die Vergangenheit wird jedoch komplexer, wenn Ziele eingeführt werden, etwa wenn ein Tennisspieler zu einer genauen Stelle uff dem Spielfeld rennen möchte oder eine durstige Mouse verknüpfen erfrischenden Preis in dieser Ferne betrachtet. Biologen wissen schon nachhaltig, dass Ziele in dieser Großhirnrinde des Gehirns Gestalt nehmen. Wie übersetzt dies Gehirn ein Ziel (hör uff zu rennen, damit du eine Belohnung bekommst) in ein genau getimtes Zeichen, dies dem MLR sagt, uff die Pferdefliege zu treten?

„Menschen und Säugetiere nach sich ziehen außergewöhnliche Fähigkeiten, wenn es um die sensomotorische Test geht“, sagte Sridevi Sarma, Neurowissenschaftlerin an dieser Johns Hopkins University. „Seit dieser Zeit Jahrzehnten explorieren Menschen, welches unser Gehirn so gewandt, schnell und robust macht.“

Welcher Schnelle und dieser Pelzigste

Um die Auskunft zu verstehen, überwachten die Forscher die neuronale Unternehmungsgeist im Gehirn einer Mouse und bestimmten, wie nachhaltig dies Tier brauchte, um von dieser Höchstgeschwindigkeit solange bis zum Stillstand abzubremsen. Sie erwarteten verknüpfen hemmenden Signalstoß im MLR, dieser die Beine weitestgehend augenblicklich stoppen würde, wie ein elektrischer Schalter, dieser eine Glühbirne ausschaltet.

Jedoch eine Diskrepanz in den Datenansammlung untergrub selbige Theorie schnell. Sie beobachteten ein „Stopp“-Zeichen, dies in dies MLR floss, während die Mouse langsamer wurde, nur die Intensität stieg nicht schnell genug an, um zu exemplifizieren, wie schnell dies Tier anhielt.

„Wenn Sie nur Stoppsignale nehmen und sie in dies MLR einspeisen, wird dies Tier herbeiwinken, nur die Mathematik sagt uns, dass dieser Stopp nicht schnell genug sein wird“, sagte Adam.

“Welcher Kortex bietet keinen Schalter”, sagte Sur. „Wir dachten, dies würde dieser Cortex tun, mit einem schnellen Zeichen von 0 uff 1 möglich sein. Dies tut es nicht, dies ist dies Rätsel.“

Die Forscher wussten demnach, dass ein zusätzliches Signalsystem im Gange sein musste.

Um es zu finden, betrachteten sie erneut die Lehre vom Körper des Mausgehirns. Zwischen dem Kortex, aus dem die Ziele stammen, und dieser MLR, die die Fortbewegung steuert, befindet sich eine weitere Region, dieser Nucleus subthalamicus (STN). Es war schon traut, dass dies STN mehr als zwei Wege mit dem MLR verbunden ist: Einer sendet erregende Signale und dieser andere hemmende Signale. Die Forscher erkannten, dass die MLR uff dies Zusammenspiel zwischen den beiden Signalen reagiert, anstatt sich uff die Stärkemehl eines dieser beiden zu verlassen.