В новом исследовании Массачусетского технологического института ученые выяснили, что поведение и внутренние условия организма напрямую влияют на обработку зрительной информации. Префронтальная кора, играющая ключевую роль в исполнительном контроле у мышей, отправляет специальные сигналы в отделы мозга, отвечающие за зрение и двигательную активность. Эти сигналы адаптируют работу соответствующих областей, учитывая уровень бдительности и активность движения животного, пишет ScienceDaily.
Префронтальная кора включает две важные области: орбитофронтальную кору (ORB) и переднюю поясную кору (ACA). Обе они направляют информацию о возбуждении и движении в первичную зрительную кору (VISp) и первичную моторную кору (MOp). Эти сигналы оказывают разнообразные эффекты. Повышение возбуждения способствует улучшению способности ACA помогать VISp обрабатывать визуальные образы, в то время как ORB проявляет свое влияние только при сильных уровнях возбуждения, способствуя снижению качества визуального восприятия. Таким образом, ACA помогает мозгу концентрироваться на значимых визуальных элементах при увеличении возбуждения, в то время как ORB снижает внимание к избыточным или отвлекающим стимулам.
Для лучшего понимания путей передачи сигналов ученые детально исследовали анатомические связи между структурами мозга. В экспериментах мыши активно передвигались по вращающемуся колесу, наблюдая изображения и видеозаписи с различной степенью контрастности. Небольшие воздушные импульсы повышали уровень их возбуждения. Ученые регистрировали активность нейронов в изучаемых областях, уделяя особое внимание сигналам, распространяющимся по аксонам, соединяющим префронтальные и задние части мозга.
Проанализировав переданную информацию и активность нейронов, эксперты обнаружили несколько закономерностей. Нейроны ACA передают более точную визуальную информацию, чем нейроны ORB, и демонстрируют большую чувствительность к изменениям контрастности. Деятельность ACA точно совпадает с уровнем возбуждения, тогда как ORB реагирует только при достижении высоких уровней возбуждения. Сигналы обеих областей в MOp содержат информацию о скорости передвижения, но при сигнале в VISp сообщается только о том, двигается животное или остается неподвижным. Помимо этого, обе области отправляют в MOp информацию о возбуждении и небольшую долю визуальных деталей.
Чтобы проверить, каким образом такая коммуникация влияет на обработку визуальной информации, ученые временно прекратили передачу сигналов от ACA и ORB к VISp. Это дало возможность наблюдать, как реагируют нейроны VISp без этих сигналов. Полученные данные свидетельствуют, что ACA и ORB оказывают специфичное и иногда противоположное влияние на формирование визуальных образов, зависящих от движения мыши и уровня ее возбуждения.
«Наши результаты поддерживают гипотезу о специализированных обратных связях префронтальной коры, действующих как на уровне собственных субрегионов, так и на уровне их мишеней, что позволяет отдельным областям избирательно управлять своей собственной специфической активностью, а не оказывать общее глобальное воздействие», — заключают авторы исследования.
Ранее ученые назвали нутриент, дефицит которого серьезно повреждает мозг.
