Was treibt das gehirn in der makuladegeneration an? mit-studie scheidet licht auf zugrunde liegenden neuronalen mechanismus


Was treibt das gehirn in der makuladegeneration an? mit-studie scheidet licht auf zugrunde liegenden neuronalen mechanismus

Bei der Makuladegeneration, der häufigsten Form der erwachsenen Blindheit, verlieren die Patienten allmählich die Vision in der Mitte ihres Gesichtsfeldes und entziehen damit den entsprechenden Teil des visuellen Kortex der Inputs. Bisher haben Forscher entdeckt, dass die benachteiligten Neuronen anfangen, auf visuelle Eingaben von einem anderen Ort auf der Netzhaut zu reagieren - Beweis für Plastizität in der erwachsenen Kortex.

Gerade wie diese Plastizität aufgetreten ist, war unbekannt, aber eine neue MIT-Studie beleuchtet den zugrunde liegenden neuronalen Mechanismus.

"Diese Studie zeigt uns einen Weg, den das Gehirn ändert, wenn sich seine Eingaben ändern." Neuronen scheinen, "Eingang" zu erhalten, wenn ihr gewöhnlicher Eingang verschwindet, sie reagieren auf das nächste Beste ", sagte Nancy Kanwisher vom McGovern Institute für Gehirnforschung am MIT und älterer Autor der Studie, die in der März 4 Ausgabe des Zeitschrift für Neurowissenschaften

"Unsere Studie zeigt, dass die Veränderungen, die wir in der neuronalen Reaktion bei Menschen mit MD sehen, wahrscheinlich durch den Mangel an Input für eine Population von Neuronen getrieben werden, nicht durch eine Änderung der visuellen Informationsverarbeitungsstrategie", sagte Kanwisher, der Ellen Swallow Richards Professor von Kognitive Neurowissenschaften im MIT-Institut für Gehirn- und Kognitionswissenschaften.

Makuladegeneration betrifft 1,75 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten allein. Der Verlust des Sehvermögens beginnt in der Fovea der Netzhaut - der zentrale Bereich, der eine hohe Sehschärfe bietet, die wir für das Lesen und andere visuell anspruchsvolle Aufgaben verwenden. Patienten, die typischerweise durch die Verwendung eines angrenzenden Patches von unbeschädigter Retina kompensieren. Dieser "bevorzugte retinal locus" (PRL) ist oft unterhalb der blinden Region im Gesichtsfeld, führende Patienten, um ihre Augen nach oben zu rollen, um auf jemandes Gesicht zu schauen, zum Beispiel.

Die visuelle Kortikalis hat eine Karte des Gesichtsfeldes auf der Netzhaut, und bei der Makuladegeneration erhalten die Neuronen, die die Fovea abbilden, keinen Eingang mehr. Aber einige Labore, darunter Kanwisher's, haben vorher festgestellt, dass die Neuronen in der visuellen Kortex, die einmal reagiert nur auf Eingabe aus der zentralen Vision reagieren auf Reize an der PRL. Mit anderen Worten, die visuelle Karte hat sich neu organisiert.

"Wir wollten wissen, ob die chronische, vorherige Verwendung der PRL die kortikale Veränderung verursacht, die wir in der Vergangenheit beobachtet haben, nach dem, was wir die bedienungsabhängige Hypothese nennen", sagte der erste Autor Daniel D. Dilks, ein Postdoktorand Das Kanwisher-Labor. "Oder reagieren die benachteiligten Neuronen auf Anregung an jedem peripheren Ort, ungeachtet des vorherigen visuellen Verhaltens, nach der nutzungsunabhängigen Hypothese?"

Die bisherigen Studien konnten diese Frage nicht beantworten, weil sie nur PRL der Patienten getestet hatten. Diese neue Studie testet sowohl die PRL als auch eine andere Peripherie-Stelle mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI), um zwei Makuladegenerationspatienten zu scannen, die keine zentrale Vision hatten und folglich eine beraubte zentrale visuelle Kortex hatten.

Weil die Patienten gewöhnlich die PRL wie eine neue Fovea verwenden, könnte es sein, dass die benachteiligte Kortex vorzugsweise auf diesen Ort reagieren könnte.

Aber das ist nicht das, was die Forscher gefunden haben. Stattdessen reagierte die benachteiligte Region gleichermaßen auf Reize an den bevorzugten und nicht bevorzugten Standorten.

Dieser Befund deutet darauf hin, dass die langfristige Veränderung des visuellen Verhaltens nicht das Abbau des Gehirns antreibt. Stattdessen scheinen die Gehirnveränderungen eine relativ passive Antwort auf die visuelle Deprivation zu sein.

"Makuladegeneration ist eine großartige Gelegenheit, mehr über Plastizität in der erwachsenen Kortex zu erfahren." Kanwisher sagte. Wenn Wissenschaftler eines Tages Technologien entwickeln könnten, um die verlorenen lichtempfindlichen Zellen in der Fovea zu ersetzen, könnten die Patienten in der Lage sein, die zentrale Vision zu erlangen, da die Neuronen dort noch lebendig und gut sind.

Chris Baker vom Laboratorium für Gehirn und Kognition (NIMH) und Eli Peli des Schepens Augenforschungsinstituts trug auch zu dieser Studie bei, die von der NIH, Kirschstein-NRSA und Dr. und Frau Joseph Byrne unterstützt wurde.

MIT

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