Dolar 13,7033
Euro 15,5541
Altın 785,05
BİST 2.005
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 13 °C
Sağanak Yağışlı

Film İzleyen Fareler Üzerinde Yapılan Araştırma, Görüşün Güvenilir Kalmasını Sağlayan Beyin Devresini Ortaya Çıkardı

22.10.2021
55
Film İzleyen Fareler Üzerinde Yapılan Araştırma, Görüşün Güvenilir Kalmasını Sağlayan Beyin Devresini Ortaya Çıkardı

Tarafından

Vizyon İnsan Beyni

Yeni bir çalışma, beyin hücrelerimizin, aynı görüntülerin tutarlı bir şekilde temsil edilmesini sağlamaya yardımcı olmak için bir inhibitör nöron devresine güvendiğini buluyor.

Film izleyen fareler üzerinde yapılan bir araştırma, beyin hücrelerimizin, aynı görüntülerin tutarlı bir şekilde temsil edilmesini sağlamaya yardımcı olmak için bir engelleyici nöron devresine güvendiğini gösteriyor.

İş görme işlemeye gelince, beyin gürültüyle doludur. Bilgi, gözlerden beyindeki birçok bağlantı yoluyla hareket eder. İdeal olarak, aynı görüntü her seferinde aynı şekilde güvenilir bir şekilde temsil edilir, ancak bunun yerine görsel korteksteki farklı hücre grupları aynı sahneler tarafından uyarılabilir. Öyleyse beyin, gördüklerimizi işlemede nihai olarak sadakati nasıl sağlıyor? Picower Öğrenme ve Hafıza Enstitüsü’ndeki bir sinirbilimci ekibi, İLE BİRLİKTE Film izlerken farelerin beyinlerini izleyerek keşfettiler.

Araştırmacıların keşfettiği şey, görüntüler ortaya çıktığında “uyarıcı” nöron grupları tepki vererek onları görsel kortekste temsil ederken, iki tip “inhibitör” nöron arasındaki aktivitenin, gerekli güvenilirliği sağlamak için sahne arkasında düzgün bir şekilde düzenlenmiş bir devrede birleştiğidir. Araştırmacılar sadece bu nöronların çalışma modellerini görmek ve analiz etmekle kalmadılar, aynı zamanda devrenin nasıl çalıştığını öğrendiklerinde, uyarıcı hücrelerin görüntüleri nasıl tutarlı bir şekilde temsil ettiğini doğrudan manipüle etmek için engelleyici hücrelerin kontrolünü de ele geçirdiler.

MIT’nin Beyin ve Bilişsel Bilimler Bölümü’nde Newton Nörobilim Profesörü ve yeni çalışmanın kıdemli yazarı Mriganka Sur, “Güvenilirlik sorusu, bilgi işleme ve özellikle temsil için – vizyonu geçerli ve güvenilir kılmak için son derece önemlidir” diyor. Nörobilim Dergisi. “Bir şeye baktığımda aynı nöronlar aynı şekilde ateşleniyor olmalı, böylece bir dahaki sefere ve ona her baktığımda tutarlı bir şekilde temsil ediliyor.”

Araştırma bilimcisi Murat Yıldırım ve eski yüksek lisans öğrencisi Rajeev Rikhye, bir dizi teknik beceri gerektiren çalışmayı yönetti. Örneğin, yüzlerce uyarıcı nöronu ve iki farklı inhibitör nöronu iş başında izlemek için, onları iki fotonlu mikroskoplarında farklı lazer ışığı renkleri altında farklı renklerde parlayacak şekilde tasarlamaları gerekiyordu. “Optogenetik” adı verilen bir teknolojiyi kullanarak hücrelerin kontrolünü ele geçirmek, daha fazla genetik manipülasyon ve lazer rengi eklemeyi gerektiriyordu. Dahası, gözlemledikleri hücresel aktiviteyi anlamak için araştırmacılar üçlü devrenin bir bilgisayar modelini oluşturdular.

Yıldırım, “Bu soruyu yanıtlayabilmek için birden fazla farklı lazer rengi de dahil olmak üzere tüm bu deneysel unsurları bir araya getirebilmek heyecan vericiydi” diyor.

Güvenilir temsil

Takımın ana gözlemi, fareler aynı filmleri tekrar tekrar izledikçe, uyarıcı hücreler arasındaki temsilin güvenilirliğinin, iki farklı inhibitör nöronun aktivite seviyeleri ile birlikte değişmesiydi. Güvenilirlik düşük olduğunda, parvalbumin eksprese eden (PV) inhibitör nöronlar arasındaki aktivite yüksekti ve somatostatin eksprese eden (SST) nöronlar arasındaki aktivite düşüktü. Güvenilirlik yüksek olduğunda, PV aktivitesi düşüktü ve SST aktivitesi yüksekti. Ayrıca uyarıcı aktivitenin güvenilmez hale gelmesinden sonra SST aktivitesinin PV aktivitesini takip ettiğini gördüler.

Sur, PV nöronlarının kazançlarını kontrol etmek için uyarıcı aktiviteyi engellediğini söylüyor. Aksi takdirde, uyarıcı nöronlar, gelen görüntü selinin ortasında doygun hale gelir ve buna ayak uyduramazlar. Ancak, bu kazanç bastırma, görünüşe göre, aynı sahnelerin aynı hücreler tarafından daha az güvenilir hale getirilmesi pahasına geliyor. Bu arada SST nöronları, PV nöronlarının aktivitesini inhibe edebilir. Takımın bilgisayar modelinde, üçlü devreyi temsil ettiler ve uyarıcı aktivite güvenilmez hale geldiğinde PV nöronlarının SST nöron inhibisyonunun başladığını görebildiler.

Sur, “Bu, Rajeev’in doktora tezi için oldukça yenilikçi bir araştırmaydı” diyor.

Ekip, optogenetik ile PV ve SST hücrelerinin kontrolünü alarak bu dinamiği doğrudan gösterebildi. Örneğin, SST aktivitesini artırdıklarında, güvenilmez nöron aktivitesini daha güvenilir hale getirebilirler. Ve PV etkinliğini artırdıklarında, eğer varsa güvenilirliği mahvedebilirlerdi.

Önemli olarak, yine de, SST nöronlarının, karışımda PV hücreleri olmadan güvenilirliği sağlayamadığını da gördüler. SST ve PV hücrelerinin uyarıcı hücreleri nasıl engellediği konusundaki farklılıklar nedeniyle bu işbirliğinin gerekli olduğunu varsayıyorlar. SST hücreleri, yalnızca hücre gövdesinden çok uzağa uzanan dendritler adı verilen dikenli dallar veya “soma” üzerindeki bağlantılar veya “sinapslar” yoluyla uyarıcı hücre aktivitesini inhibe eder. PV hücreleri, uyarıcı hücre gövdesinin kendisinde aktiviteyi inhibe eder. Güvenilirliği artırmanın anahtarı, hücre gövdesinde daha fazla aktivite sağlamaktır. Bunu yapmak için, SST nöronları bu nedenle PV hücreleri tarafından sağlanan inhibisyonu inhibe etmelidir. Bu arada, dendritlerdeki aktiviteyi bastırmak, diğer nöronlarla sinapslardan uyarıcı hücreye gelen gürültüyü azaltabilir.

Çalışmada yazarlar, “Yanıt güvenilirliğini modüle etme sorumluluğunun yalnızca bir nöronal alt tiple ilgili olmadığını gösteriyoruz” diye yazdı. “Bunun yerine, SST ve PV arasındaki işbirlikçi dinamikler [neurons] Bu, duyusal işlemenin zamansal doğruluğunu kontrol etmek için önemlidir. SSTàPV devresinin potansiyel bir biyofiziksel işlevi, sinaptik girdilerdeki gürültüyü en aza indirerek ve somadaki ani artışı en üst düzeye çıkararak uyarıcı nöronların sinyal-gürültü oranını en üst düzeye çıkarmak olabilir.

Sur, SST nöronlarının aktivitesinin sadece bu devrenin içinden gelen otomatik geri besleme ile modüle edilmediğine dikkat çekiyor. Ayrıca diğer beyin bölgelerinden gelen “yukarıdan aşağıya” girdilerle kontrol edilebilirler. Örneğin, belirli bir görüntünün veya sahnenin önemli olduğunu fark edersek, isteyerek ona konsantre olabiliriz. Bu, uyarıcı hücre aktivitesinde daha fazla güvenilirlik sağlamak için SST nöronlarına sinyal göndererek uygulanabilir.

Referans: Rajeev V. Rikhye, Murat Yıldırım, Ming Hu, Vincent Breton-Provencher ve Mriganka Sur, 20 Ekim 2021, “Somatostatin ve Parvalbumin Interneurons arasındaki Kooperatif Etkileşimler aracılığıyla Fare Görsel Korteksinde Güvenilir Duyusal İşleme”, JNeurosci.
DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.3176-20.2021

Sur, Yıldırım ve Rikhye’ye ek olarak, gazetenin diğer yazarları Ming Hu ve Vincent Breton-Provencher’dır.

Ulusal Göz Enstitüsü, Ulusal Sağlık Enstitülerinin Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü ve JPB Vakfı, çalışmayı finanse etti.

.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.