Robust tilkobling i mellomhinnen kan være nøkkelen til å være oppmerksom

Et tidligere underutredet mellomhjerneområde kalt superior colliculus (SC) kan spille en viktig rolle i betalingsevnen Merk følgende, ifølge en ny studie av nevrovitenskapsmenn ved Indian Institute of Science center (IISc). De funn ble publisert 6. september i tidsskriftet Fortsettelser av National Academy of Sciences.

Historisk sett har forhjerne-mekanismer i frontalobene vært mye studert som spiller en rolle i visu-romlig oppmerksomhet. Inntil nå har imidlertid rollen som mellomområdene kan spille under oppmerksomhet, vært relativt uutforsket, og disse mystiske mellomhjulsmekanismene har holdt seg under radaren.

For denne banebrytende ikke-invasive hjerneforskningen, Devarajan Sridharan, adjunkt ved IISc senter for Neuroscience, og en av hans Ph.D. studenter, Varsha Sreenivasan, kartla den strukturelle tilkoblingen til de humane SC-mellomhjerneregionene med neokortikale regioner i begge halvkuler av hjernebarken.

Spesielt fant forskerne at styrken av disse forbindelsene sterkt spådde robustheten til noens visuelle oppmerksomhet.

Som det første trinnet i dette eksperimentet, kvantifiserte Sreenivasan og Sridharan hemisfæriske asymmetrier mellom “venstre hjerne-høyre hjerne”Basert på hvitstofftilkobling av SC med forskjellige kortikale regioner i hjernebarken. Generelt fant de sterkere SC-forbindelse med hjernebarken på venstre hjernehalvdel.

cortex betyr "bark av et tre" på latin. I flere hundre år har nevrovitenskapsmenn assosiert hjernebarken med høyere hjernefunksjoner som språk, logikk, fokus, beslutningstaking, og kreativitet. Nevrovitenskapsmenn har bare nylig begynt å utforske hvordan mellomhjerneområder som superior colliculus samhandler med forskjellige deler av cerebral "bark" som inneholder den grå (eller "grå" på britisk engelsk) saken av hjernen.

"SC er en evolusjonært bevart mellomhjernestruktur som finnes i alle virveldyr, inkludert fisk, øgler, fugler og pattedyr. Det blir vanligvis studert for sin rolle i å kontrollere øyebevegelser, "forklarte Sreenivasan i en uttalelse.

Da forskerne analyserte resultatene fra deres menneskelige eksperimenter, merket de robust SC-mellomhjerne-tilkobling til en del av hjernebarken kalt parietal cortex; tidligere forskning på aper koblet disse regionene til visuell oppmerksomhet.

Sammensatt antyder disse nylige funnene (2019) hos mennesker sammen med tidligere dyreforsøk at menneskelig SC mellomhjerneregion kan spille en evolusjonært bevart rolle når det gjelder å ta selektiv oppmerksomhet til det visuelle hint.

Som du kan se i nevrobildene fra denne studien (over), viste SC-tilkobling med hjernebarken en klar lateralitet mellom venstre og høyre hjernehalvdel.

I diskusjonsdelen av papiret konkluderer forfatterne med flere spørsmål enn svar. Sridharan og Sreenivasan skriver:

Mer generelt motiverer funnene våre om forhold mellom struktur og atferd andre sentrale spørsmål om hvitstoffplastisitet og konsekvenser for oppmerksomheten. Kan fag lære seg å selektivt modulere den ene oppmerksomhetsdelen og ikke den andre? Ville slik læring generere strukturelle endringer i spesifikke forbindelser? Kan strukturell plastisitet indusert av nevrostimulering på sin side bare endre en av de to oppmerksomhetskomponentene? Å adressere disse spørsmålene kan gi dypere innsikt i viktige mekanismer for selektiv oppmerksomhet i hjernen. "

I løpet av en nær fremtid planlegger Sridharan og Sreenivasan å studere SC-aktivitet ved bruk av funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI) for å se om de kan identifisere økte oksygennivåer i blod i spesifikke hjerneområder som aktiveres under visuell oppmerksomhet oppgaver.

"Gjennom fMRI vil vi undersøke om SCs aktivitet korrelerer med atferdsmessige mål for følsomhet og partiskhet. Vår tilnærming kan også hjelpe deg med å forstå om SC-cortex-forbindelsesasymmetri er prediktiv for visse typer oppmerksomhetsforstyrrelser som ADHD, "Sa Sreenivasan.

Bloggerens merknad: Som sønn av en nevrovitenskapsmann fra det 20. århundre, Richard Bergland (1932-2007), som skrev The Fabric of Mind på 1980-tallet vokste jeg opp omgitt av diskusjoner om "venstre hjerne-høyre hjerne", hjernebarken, funksjonell tilkobling av hvit substans og gråstoffvolum.

Dessverre er subkortikale hjerneområder og lillehjernen (Latin for "liten hjerne") ble ofte oversett og undervurdert av nevrovitenskapsmenn fra min fars generasjon. Etter at han trakk seg, var far på oppdrag for å sette menneskets lille hjernen midt på scenen.

På begynnelsen av det 21. århundre opprettet min far og jeg en split-brain-modell (opp hjerne-ned hjerne) som forskjøvet søkelyset fra myopisk fokusering på kortikale regioner i hjernen og "venstre hjerne-høyre hjerne" lateralisering av hjernebarken.

I 2009 tegnet jeg klønete et hjernekart (over) ved hjelp av Sharpie-markører og markører som prøver å illustrere viktigheten av funksjonell tilkobling mellom alle de fire hjernehalvdelene og plasserer mellomhinnen som en kritisk "bro."

Siden jeg tegnet dette forenklede, farge-for-tall-kartet for over ti år siden, har jeg holdt antennene mine oppe for ny forskning kan fylle ut feltene på hvorfor dette kartet kan ha noen "alle fire hjernehalvkuler som arbeider på konsert".

Det er nok å si det øyeblikket jeg leste om den nye forskningen fra Sreenivasan og Sridharan i morges - og så hjernen deres kart - det første som dukket opp er at hjernekartet mitt "utdannet gjetning" også viser viktigheten av mellomhjerne tilkobling. for eksempel hvitstoffskanaler er representert av de gule og grønne toveis Asteroider-videospillinspirerte pilene innenfor "Super Eight" som passerer gjennom midtbanen.

Det siste studere (2019) om tilkobling til mellomhjerne til hjernebarken, og oppmerksomheten ikke utforsker (eller nevner) lillehjernen. Når det er sagt, som en vitenskapsreporter, som holder fingeren på pulsen av nevrovitenskapstrender, ser det ut til at forskning om viktigheten av funksjonell tilkobling mellom venstre og høyre halvkule av lillehjernen og lillehjernen blir stadig oftere publisert av fagfellevurdert tidsskrifter.

Relaterte innlegg:

• Kartlegging av menneskehjernen reframes hele hjernefunksjonene
• Cerebro-cerebellar kretser minne oss: Å vite er ikke nok
• Superfluiditet og synergien av de fire hjernehalvdelene