Tasakaalu saladuste dekodeerimine

Tasakaalu saladuste dekodeerimine
Tasakaalu saladuste dekodeerimine
Anonim

Kui olete kunagi vaadanud üle kalju serva ja tundnud pearinglust, mõistate probleeme, millega seisavad silmitsi inimesed, kes kannatavad selliste vestibulaarse düsfunktsiooni sümptomite nagu peapööritus ja peapööritus. Põhja-Ameerikas on neid üle 70 miljoni. Vestibulaarse aparatuuri puudulikkusega inimeste jaoks muutub meie jaoks enesestmõistetavate igapäevaste põhitoimingute tegemine (nt riietumine, söömine, voodisse tõusmine ja se alt tõusmine, kodus ja väljaspool kodu liikumine) keeruliseks, kuna isegi väikeste pealiigutustega kaasneb pearinglus. ja kukkumisoht.

Oleme juba mõnda aega teadnud, et sisekõrva sensoorne süsteem (vestibulaarsüsteem) aitab meil hoida tasakaalu, pakkudes meile liikumisel stabiilse nägemisvälja.Ja kuigi teadlased on juba välja töötanud põhiteadmised selle kohta, kuidas aju loob meie ettekujutuse meie endist liikumises, ei ole siiani keegi mõistnud otsustavat sammu, mille abil aju neuronid valivad välja meie tasakaalus hoidmiseks vajaliku teabe.

See, kuidas aju võtab vastu ja dekodeerib sisekõrva neuronite saadetud teavet, on keeruline. Sisekõrva perifeersed vestibulaarsed sensoorsed neuronid võtavad aja jooksul kinni meie välismaailmas liikumisest põhjustatud erineva kiirenduse ja kiiruse stiimulid (näiteks need, mida kogetakse autoga sõites, mis liigub paig alt 50 km tunnis). Need neuronid edastavad närviimpulsside kujul üksikasjalikku teavet nende stiimulite kohta ajju (st teavet, mis võimaldab rekonstrueerida, kuidas need stiimulid aja jooksul muutuvad).

Teadlased olid varem uskunud, et aju dekodeerib selle teabe lineaarselt ja püüdis seetõttu tegelikult rekonstrueerida kiiruse ja kiirenduse stiimulite aja kulgu.Kuid kombineerides elektrofüsioloogilisi ja arvutuslikke lähenemisviise, on Kathleen Cullen ja Maurice Chacron, kaks McGilli ülikooli füsioloogia osakonna professorit, suutnud esimest korda näidata, et aju vestibulaarsete tuumade neuronid dekodeerivad sissetulevat teavet mittelineaarselt, kui nad reageerivad. eelistatav alt ootamatutele äkilistele muutustele stiimulites.

On teada, et välismaailma esitused muutuvad selle sensoorse raja igas etapis. Näiteks visuaalses süsteemis kalduvad sensoorse süsteemi perifeeriale lähemal asuvad neuronid (nt võrkkesta ganglionrakud) reageerima paljudele sensoorsetele stiimulitele ("tihe" kood), samas kui tsentraalsed neuronid (nt võrkkestas Pea taga asuv esmane visuaalne ajukoor kipub reageerima palju selektiivsem alt ("hõre" kood). Chacron ja Cullen on avastanud, et vestibulaarse teabe selektiivne edastamine, mida nad suutsid esimest korda dokumenteerida, toimub juba esimesel korral. sünaps ajus."Me suutsime näidata, et aju on välja töötanud selle väga keeruka arvutusstrateegia, mis kujutab endast äkilisi muutusi liikumises, et genereerida kiireid täpseid reaktsioone ja säilitada tasakaal," selgitas prof Cullen. "Ma kirjeldan seda jätkuv alt kui elegantset, sest see tundub mulle tõesti nii."

Selline selektiivsus on igapäevaelus oluline, kuna see parandab aju tajumist äkilistest muutustest kehaasendis. Nii et kui astute mõne millisekundi jooksul maha nähtamatust äärekivist, on teie aju saanud nii olulise teabe kui ka sooritanud keeruka arvutuse, mis on vajalik teie asukoha muutmiseks. Eeldatakse, et see avastus rakendub teistele sensoorsetele süsteemidele ja lõpuks paremate ravimeetodite väljatöötamisele patsientidele, kes kannatavad igapäevaste tegevuste ajal peapöörituse, pearingluse ja desorientatsiooni all. See peaks viima ka ravideni, mis aitavad leevendada raskemates keskkondades tekkiva liikumise ja/või kosmosehaigusega kaasnevaid sümptomeid.

Uuringu viisid läbi füsioloogia osakonna järeldoktor Corentin Massot ja doktorant Adam Schneider. Füüsikaosakonna üliõpilane.

Populaarne teema