Beynin kendi kendini düzenlemesi gelişimin anahtarıdır

özet: Yeni bir çalışma, serebral korteksin gelişim sırasında kendi kendini organize edebildiğini, düzensiz girdileri oldukça organize aktivite modellerine dönüştürebildiğini ortaya koyuyor. Bu kendi kendine organizasyon, diğer doğal sistemlerde bulunanlara benzer matematiksel kurallarla yönlendirilir. Bu kalıplardaki bozukluklar duyusal algıyı etkileyebilir ve otizm gibi nörogelişimsel bozukluklara katkıda bulunabilir.

Ana unsurlar:

• Korteks, gelişim sırasında sinirsel aktiviteyi kendi kendine düzenleyebilir.
• Bu kendi kendine organizasyon, doğada bulunan matematiksel kurallar tarafından yönlendirilir.
• Bu kalıplardaki bozukluklar nörogelişimsel bozukluklara katkıda bulunabilir.

kaynak: Minnesota Universitesi

Yayınlanan Doğa İletişimiMinnesota Üniversitesi’ndeki araştırmacılar ve Frankfurt İleri Araştırma Enstitüsü arasındaki uluslararası işbirliği, gelişim sırasında yüksek derecede organize sinirsel aktivite kalıplarının nasıl ortaya çıktığını araştırdı.

Serebral korteksin düzensiz girdileri yüksek düzeyde organize aktivite modellerine dönüştürebildiğini ve kendi kendini organize edebildiğini bulmuşlardır.

University of University’de yardımcı doçent olan Ph.D. Gordon Smith, “Bu geçişi bu kadar önemli kılan şey, bunun tamamen korteksin kendisinde meydana gelmiş gibi görünmesi, bu da beynin gelişim sırasında kendi işlevini düzenleyebildiğini düşündürüyor” dedi. Maryland Tıp Fakültesi. .

“Bu, bu küçük ölçekli etkileşimlerdeki herhangi bir rahatsızlığın beyin fonksiyonunu önemli ölçüde değiştirebileceğini, potansiyel olarak duyusal algıyı etkileyebileceğini ve muhtemelen otizm gibi nörogelişimsel bozukluklara katkıda bulunabileceğini gösteriyor.”

Kendi kendini organize eden bir sistemde, küçük ölçekli etkileşimler büyük ölçekli bir organizasyon oluşturmak için birleşir. Araştırma ekibi, teori ve deneyi yakından birleştirerek, bulunanlara benzer matematiksel kuralların, bazı balıkların üzerindeki noktalar ve kum tepeleri arasındaki boşluklar gibi çok çeşitli canlı ve cansız sistemlerdeki kalıpları yönettiğini göstermeyi başardı. Aynı zamanda beyin gelişimini de yönlendirir.

Matthias Kaschub, Ph.D. şunları söyledi: “Sonuçlarımız, erken korteksteki sinirsel aktivite kalıplarının, yerel aktivasyon ve yanal baskılama arasındaki dengeyi içeren geri bildirim döngüleri yoluyla dinamik olarak ortaya çıktığını gösteriyor; bu da beyin gelişiminin onlarca yıl öncesine dayanan teorik bir hipotezini doğruluyor.” Frankfurt Üniversitesi’nde profesör. İleri Araştırmalar Enstitüsü ve çalışmanın ortak araştırmacısı.

Araştırma ekibi, gelişen beyin ağlarının büyük ölçekli yapısının, harici bir kaynaktan basılmak yerine nasıl ağların kendisinden ortaya çıktığını göstermek için Maryland Üniversitesi’nde yakın zamanda geliştirilen görsel araçları kullandı.

Aynı zamanda Tıbbi Keşif Ekibinin bir üyesi olan Dr. Smith, “En ileri optik teknikleri kullanan bu deneyler, uzun süredir devam eden bir bilimsel teoriyi test etmemize ve beynin erken gelişim sırasında kendi aktivitesini düzenlediğini göstermemize olanak sağladı” dedi. . Görsel görüntüleme ve beyin bilimleri üzerine.

Devam eden araştırmalar, gelişimin erken dönemlerinde kendi kendine organize edilen nöral aktivite kalıplarındaki değişikliklerin, gelişimin ilerleyen dönemlerinde duyusal algıyı nasıl etkilediğini araştırıyor.

Finansman: Finansman Ulusal Göz Enstitüsü tarafından sağlandı [grant R01EY030893-01]Whitehall Vakfı [2018-05-57]Ulusal Bilim Vakfı [IIS-2011542]Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı [BMBF 01GQ2002].

Nörogelişimsel araştırma haberleri hakkında

yazar: Alexandra Smith
kaynak: Minnesota Universitesi
iletişim: Alexandra Smith – Minnesota Üniversitesi
resim: Resim Neuroscience News’e atfedilmiştir

Orijinal arama: Açık Erişim.
“Olgunlaşmamış kortikal ağlarda modülatör aktivitenin kendi kendine organizasyonu“Gordon Smith ve diğerleri tarafından. Doğa İletişimi

Özet

Olgunlaşmamış kortikal ağlarda modülatör aktivitenin kendi kendine organizasyonu

Geliştirme sırasında kortikal aktivite, olgun sütunlu işlevsel mimarinin öncüsünü temsil eden modüler, dağıtılmış modeller halinde düzenlenir.

Teorik olarak, bu tür organize nöral aktivite, yanal inhibisyon (LE/LI) bağlantısı ile tekrarlayan etkili bir yerel uyarım ağı yoluyla yerel sinaptik etkileşimlerden dinamik olarak ortaya çıkabilir.

Genç gelinciklerin korteksinde göz açılmadan önce eşzamanlı büyük ölçekli kalsiyum görüntüleme ve optogenetik kullanarak, LE/LI mekanizmasının birkaç kritik öngörüsünü doğrudan test ettik. Kortikal ağların düzenli uyarıları farklı uzaysal dalga boyları sergileyen çeşitli modüler modellere dönüştürdüğünü gösterdik.

Üstelik, bu dalga boyuna uyan desenli optogenetik stimülasyon, indüklenen aktivite modellerini seçici olarak önyargılı hale getirirken, farklı dalga boylarındaki stimülasyon, aktiviteyi bu farklı dalga boyuna doğru kaydırarak, girdi sürücüsü ile ağın aktiviteyi düzenlemeye yönelik içsel eğilimi arasındaki dinamik bir uzlaşmayı ortaya çıkarır.

Dahası, görsel yönelimin temsillerinin geliştirilmesinde yansıtılan erken spontan kortikal aktivitenin yapısı, görsel olarak uyarılmış üniter aktivite ile güçlü bir şekilde örtüşmektedir; bu, beyindeki duyusal temsillerin altında yatan organize sütunlu haritaların oluşumunun temeli olarak ortak bir temel mekanizmayı akla getirmektedir. . beyin.