Lo studio rivela i processi cerebrali associati alla visione

Immagini gratuite del cervello umano

Gli scienziati hanno a lungo ipotizzato che la neocorteccia faccia previsioni dall’alto verso il basso sugli stimoli futuri attraverso modelli di apprendimento nei dati sensoriali. In accordo con questa ipotesi, sono state osservate risposte distinte sia nei dati di imaging del calcio somatico che in quelli di picco in risposta a stimoli visivi che corrispondono a quelli che violano i modelli.

Tuttavia, non è ancora noto se questi segnali di violazione del modello differiscano tra il soma, dove le informazioni dal basso verso l’alto sono prevalentemente integrate, e i dendriti apicali distali, che sono fortemente presi di mira dai segnali dall’alto verso il basso. Inoltre, non è noto nemmeno come le risposte di un animale agli stimoli che violano gli schemi cambino nel tempo man mano che si abitua ad essi.

Una vecchia teoria suggerisce che il cervello apprende un modello predittivo del mondo, aggiornando le sue previsioni interne quando i dati sensoriali in arrivo si rivelano errati, ma ciò che i ricercatori hanno scoperto li ha sorpresi.

Per misurare l’attività cerebrale nella corteccia visiva, che elabora le informazioni visive provenienti dalla retina, gli scienziati hanno utilizzato un modello murino per visualizzare modelli grafici per diversi giorni, seguiti da immagini che si discostavano dai disegni. Il piano era scoprire come i neuroni rispondono a nuovi dati sensoriali che differiscono dalla routine.

I siti di misurazione nella corteccia visiva erano i dendriti apicali distali dei neuroni, che ricevono segnali dall’alto, e i loro corpi cellulari, che ricevono impulsi dal basso. Quando i marcatori corrispondevano e deviavano dai modelli attesi, volevano determinare se i dendriti apicali distali elaborassero gli stimoli visivi in ​​modo diverso rispetto ai loro corpi cellulari.

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A differenza delle immagini di corrispondenza dei modelli, la reazione del cervello ai modelli di immagini che sfidano le aspettative cambia nel tempo.

Joel Zilberberg, professore associato dello York College of Science Egli ha detto, “Sorprendentemente, le risposte dei dendriti apicali distali sono cresciute in modo significativo nel tempo, diventando sempre più sensibili agli input che violano il modello, mentre i corpi cellulari hanno perso la loro sensibilità inizialmente robusta. Questa scoperta potrebbe fornire informazioni critiche sul calcolo sensoriale e sull’apprendimento predittivo nel cervello.”

I risultati suggeriscono che gli stimoli di rottura del modello hanno causato cambiamenti e che modelli distinti di stimoli di rottura del modello possono causare tipi inaspettatamente diversi di errori di previsione. Indica una regione del cervello finora sconosciuta che potrebbe svolgere una funzione unica e importante nell’apprendimento sensoriale.

Riferimento alla rivista:

  1. Colin GillonJason E. Bina, Jerome Lecoq, Ruwaida Ahmed, Yazan N. Belle, Sheila Caldijon et al. Le risposte agli stimoli visivi che violano il pattern si sviluppano in modo diverso nel corso dei giorni nei dendriti apicali distali e somatici. Giornale di neuroscienze. ID digitale: 10.1523/JNEUROSCI.1009-23.2023

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