Het onthullen van de geheimen van het “innerlijke kompas” van de hersenen

Recent onderzoek werpt licht op hoe de hersenen dynamische omgevingssignalen verwerken en interpreteren.

Wetenschappers hebben nieuwe inzichten verkregen over het gebied van de hersenen dat verantwoordelijk is voor het sturen van ons, bereikt door het monitoren van neurale activiteit met behulp van geavanceerde hersenbeeldvormingsmethoden. Deze bevindingen werpen licht op de mechanismen waarmee de hersenen zich aanpassen aan verschillende omgevingen, en geven ook inzicht in storingen die kunnen optreden bij neurodegeneratieve aandoeningen zoals dementie, waardoor individuen zich gedesoriënteerd en gedesoriënteerd voelen.

“Neurowetenschappelijk onderzoek heeft de afgelopen tien jaar een technologische revolutie ondergaan, waardoor we vragen kunnen stellen en beantwoorden waar we slechts een paar jaar geleden van konden dromen”, zegt Mark Brandon, universitair hoofddocent psychiatrie aan de McGill University en onderzoeker aan de Douglas Research Centrum. die samen met Zaki Ajabi, een voormalig student aan de McGill University en nu een postdoctoraal onderzoeker aan de Harvard University, het onderzoek leidde.

Lees het innerlijke kompas van de hersenen

Om te begrijpen hoe visuele informatie het interne kompas van de hersenen beïnvloedt, stelden de onderzoekers muizen bloot aan een verstorende virtuele wereld terwijl ze de neurale activiteit van de hersenen registreerden. Het team registreerde het interne kompas van de hersenen met ongekende nauwkeurigheid met behulp van de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van neuronale opnametechnologie.

Dit vermogen om de interne hoofdoriëntatie van het dier te ontcijferen, stelde de onderzoekers in staat om te onderzoeken hoe hoofdoriëntatiecellen, die het interne kompas van de hersenen vormen, het vermogen van de hersenen ondersteunen om zichzelf te heroriënteren in een veranderende omgeving. Het onderzoeksteam identificeerde met name een fenomeen dat ze ‘netwerkacquisitie’ noemden, waardoor het interne kompas van de hersenen zich kon heroriënteren nadat de ratten gedesoriënteerd waren. “Het is alsof de hersenen een mechanisme hebben om een ​​’resetknop’ te implementeren waarmee het interne kompas snel kan worden geheroriënteerd in verwarrende situaties”, zegt Ajabi.

Hoewel de dieren in deze studie werden onderworpen aan onnatuurlijke visuele ervaringen, beweren de auteurs dat dergelijke scenario’s inderdaad verband houden met de moderne menselijke ervaring, vooral met de snelle verspreiding van virtual reality-technologie. Ajebi voegt eraan toe dat deze bevindingen “uiteindelijk kunnen verklaren hoe virtual reality-systemen ons oriëntatiegevoel gemakkelijk kunnen beheersen.”

De bevindingen inspireerden het onderzoeksteam om nieuwe modellen te ontwikkelen om de onderliggende mechanismen beter te begrijpen. “Dit werk is een prachtig voorbeeld van hoe experimentele en computationele benaderingen samen ons begrip van de hersenactiviteit die gedrag stuurt kunnen vergroten”, zegt co-auteur Xue-Xin Wei, een computationele neurowetenschapper en assistent-professor aan de Universiteit van Texas in Austin.

degeneratieve ziektes;

De resultaten hebben ook belangrijke implicaties voor[{” attribute=””>Alzheimer’s disease. “One of the first self-reported cognitive symptoms of Alzheimer’s is that people become disoriented and lost, even in familiar settings,” says Brandon. The researchers expect that a better understanding of how the brain’s internal compass and navigation system works will lead to earlier detection and better assessment of treatments for Alzheimer’s disease.

Reference: “Population dynamics of head-direction neurons during drift and reorientation” by Zaki Ajabi, Alexandra T. Keinath, Xue-Xin Wei, and Mark P. Brandon, 22 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05813-2

The study was funded by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada and the Canadian Institutes of Health Research.