Gps-liknande "rutnät" celler som finns i människans hjärna


Gps-liknande

Forskare har sällan möjlighet att studera cellbeteende djupt inne i en levande mänsklig hjärna. Men ett amerikanskt team erbjöds chansen att göra mänskliga hjärninspelningar hos epilepsipatienter som genomgick behandling som implanterade elektroder djupt inne i hjärnan. Forskarna upptäckte att människor, liksom andra djur, verkar ha en typ av hjärncell som beter sig som en GPS.

Forskare hade redan upptäckt att hjärnor hos gnagare och icke-humana primater har "rutnät" celler som hjälper djuren att hålla reda på deras relativa plats när de navigerar i en obekant miljö.

Gridceller sänder signaler till en annan grupp celler som heter platsceller, och de skickar båda signaler till hippocampus, ett område i hjärnan som är viktigt för att bilda minne. Tillsammans bidrar de två grupperna av celler till en mental bild av var djuret ligger i sin omgivning.

Men bortsett från en studie som publicerades 2010 som använde icke-invasiva hjärnskanningar för att föreslå att nätceller finns i mänskliga hjärnor, är den senaste studien den första som visar direkt bevis på gridcellsaktivitet i mänskliga hjärnor.

Joshua Jacobs, som driver ett kognitivt hjärndynamiklaboratorium vid Drexel University i Philadelphia, PA, och kollegor skriver om sina resultat i veckans onlineutgåva av Natur Neurovetenskap .

Gridceller får sitt namn från det triangulära rutmönstret som de verkar använda för att representera rumslig plats. Tänk dig själv att stå på ett mönstrade golv av interlocking triangelformer. När du går runt övergår du från en triangel till en annan. Gridceller tycks kartlägga ett sådant rutmönster på grund av hur deras aktivitet spikar när du korsar gallret.

Detta cellbeteende, som skiljer sig från andra hjärnceller, gör att hjärnan kan hålla reda på hur långt du har rest från en startpunkt eller från din sista tur. Denna typ av navigering kallas för vägintegration.

Jacobs berättade för pressen:

Det är kritiskt att detta rutmönster är så konsekvent eftersom det visar hur människor kan hålla reda på sin plats även i nya miljöer med inkonsekventa layouter."

Elektrode-implanterade epilepsipatienter navigerade videospel

För sin studie registrerade laget hjärnaktivitet hos 14 epilepsipatienter eftersom de spelade ett videospel på en bärbar dator på sina sjukhusbäddar. Patienterna genomgick en behandling som krävde att de skulle ha elektroder implanterade djupt inne i hjärnan.

I videospelet använde patienterna en joystick för att styra en cykel som de "cyklade" runt en stor öppen terräng. De var tvungna att navigera och hämta föremål från olika punkter i en okänd miljö och sedan återkalla var objekten var placerade.

Först hade de rättegångar där de kunde se objekten långt ifrån. Då var föremålen osynliga och de måste börja från mitten av kartan och hitta föremålen. När cykeln var precis framför ett föremål blev det synligt.

I det sista steget av spelet bad forskarna patienterna att cykla upp till speciella föremål.

Under dessa olika steg i spelet observerade forskarna aktiviteten hos enskilda celler i patientens hjärnor. De såg hur olika gridceller avfyrade vid olika tidpunkter, beroende på var patienten var på deras rutnät.

Jacobs säger att det triangulära rutmönstret verkar spela en nyckelroll i navigeringen och förklarar:

"Utan rutnätceller är det troligt att människor ofta kommer att gå vilse eller måste navigera baseras bara på landmärken. Gridceller är således kritiska för att upprätthålla en känsla av plats i en miljö."

Seniorförfattare Michael Kahana, neurovetenskaplig och professor i psykologi vid University of Pennsylvania, tillägger:

Den nuvarande upptäckten av gallceller i den mänskliga hjärnan, tillsammans med den tidigare upptäckten av humana hippocampala "platsceller", vilket brand på enskilda platser, ger övertygande bevis för ett gemensamt kartläggnings- och navigationssystem bevarat över människor och lägre djur."

Gridcellerna hos de mänskliga patienterna hittades i en del av hjärnan som kallas entorhinal cortex, vilket också är där de har hittats hos djur.

Den entorhina cortex är en av de första hjärnregionerna som påverkas av Alzheimers sjukdom. Jacobs säger att förståelse av nätceller kan hjälpa oss att bättre förstå varför Alzheimers människor blir diosorienterade och kanske även hitta ett sätt att förbättra sin hjärnfunktion.

Engelbrektsturen 2016 - hela loppet (Video Medicinsk Och Professionell 2019).

Avsnitt Frågor På Medicin: Medicinsk praktik