Gps-ähnliche "gitter" -zellen im menschlichen gehirn gefunden


Gps-ähnliche

Wissenschaftler haben selten die Möglichkeit, einzelnes Zellverhalten tief in einem lebenden menschlichen Gehirn zu studieren. Aber ein US-Team wurde die Chance angeboten, menschliche Gehirnaufnahmen bei Epilepsie-Patienten zu machen, die sich einer Behandlung unterzogen haben, die Elektroden tief im Gehirn implantierte. Die Forscher entdeckten, dass Menschen, wie andere Tiere, scheinen, eine Art von Gehirnzelle zu haben, die sich wie ein GPS verhält.

Die Wissenschaftler hatten bereits entdeckt, dass die Gehirne von Nagetieren und nichtmenschlichen Primaten "Gitter" -Zellen haben, die den Tieren helfen, ihre relative Lage zu verfolgen, wenn sie in einer unbekannten Umgebung navigieren.

Rasterzellen senden Signale an eine andere Gruppe von Zellen, die als Zellen bezeichnet werden, und sie senden beide Signale an den Hippocampus, einen Bereich des Gehirns, der für die Bildung von Speicher wichtig ist. Gemeinsam helfen die beiden Gruppen von Zellen, ein geistiges Bild davon zu machen, wo das Tier in seiner Umgebung ist.

Aber abgesehen von einer Studie, die im Jahr 2010 veröffentlicht wurde, die nicht-invasive Gehirn-Scans verwendet, um Gitterzellen in menschlichen Gehirnen vorzuschlagen, ist diese neueste Studie die erste, die direkten Beweis für die Netzzellaktivität im menschlichen Gehirn zeigt.

Joshua Jacobs, der ein kognitives Gehirn-Dynamik-Labor an der Drexel University in Philadelphia, PA, und Kollegen schreiben über ihre Ergebnisse in dieser Woche Online-Ausgabe von Natur Neurowissenschaften .

Rasterzellen erhalten ihren Namen aus dem dreieckigen Rastermuster, das sie zu verwenden scheinen, um räumliche Lage zu repräsentieren. Stellen Sie sich vor, auf einem gemusterten Boden aus verriegelten Dreiecksformen zu stehen. Als du herumgehst, überquest du von einem Dreieck zum anderen. Rasterzellen erscheinen, um ein solches Rastermuster zuzuordnen, weil die Art und Weise ihre Aktivität spikes, während Sie das Raster durchqueren.

Dieses Zellverhalten, das sich von dem der anderen Gehirnzellen unterscheidet, erlaubt dem Gehirn, zu verfolgen, wie weit du von einem Ausgangspunkt oder von deiner letzten Umdrehung gereist bist. Diese Art der Navigation heißt Pfadintegration.

Jacobs sagte der Presse:

Es ist wichtig, dass dieses Rastermuster so konsistent ist, weil es zeigt, wie die Menschen ihren Standort auch in neuen Umgebungen mit uneinheitlichen Layouts verfolgen können."

Elektroden-implantierte Epilepsie-Patienten navigierten Videospiel

Für ihre Studie, das Team aufgezeichnet Hirnaktivität in 14 Epilepsie-Patienten, wie sie ein Videospiel auf einem Laptop in ihrem Krankenhaus Betten gespielt. Die Patienten wurden einer Behandlung unterzogen, die sie benötigte, um Elektroden tief im Inneren ihres Gehirns implantiert zu haben.

Im Videospiel nutzten die Patienten einen Joystick, um ein Fahrrad zu kontrollieren, das sie "um ein weit offenes Gelände" ritten. Sie mussten Objekte aus verschiedenen Punkten in einer unbekannten Umgebung navigieren und abrufen und dann daran erinnern, wo sich die Objekte befanden.

Zuerst hatten sie Testläufe, wo sie die Gegenstände von weitem sehen konnten. Dann waren die Objekte unsichtbar und mussten von der Mitte der Karte aus starten und die Gegenstände finden. Als das Fahrrad direkt vor einem Objekt war, wurde es sichtbar.

In der letzten Phase des Spiels baten die Forscher die Patienten, sich auf bestimmte Gegenstände zu konzentrieren.

Während dieser verschiedenen Stadien des Spiels beobachteten die Forscher die Aktivität einzelner Zellen im Gehirn der Patienten. Sie sahen, wie verschiedene Rasterzellen zu verschiedenen Zeiten gefeuert wurden, je nachdem, wo der Patient auf ihrem Raster war.

Jacobs sagt, dass das dreieckige Gittermuster eine Schlüsselrolle in der Navigation spielt und erklärt:

"Ohne Gitterzellen ist es wahrscheinlich, dass die Menschen häufig verloren gehen oder sich nur auf Landmarken navigieren lassen. Gitterzellen sind also entscheidend für die Aufrechterhaltung eines Standortes in einer Umgebung."

Der ältere Autor Michael Kahana, ein Neurowissenschaftler und Professor für Psychologie an der Universität von Pennsylvania, fügt hinzu:

Die gegenwärtige Entdeckung von Gitterzellen im menschlichen Gehirn, zusammen mit der früheren Entdeckung von menschlichen Hippocampus "Place-Zellen", die an einzelnen Orten feuern, liefern überzeugende Beweise für ein gemeinsames Kartierungs- und Navigations-System, das über Menschen und niedrigere Tiere aufbewahrt wird."

Die Gitterzellen in den menschlichen Patienten wurden in einem Teil des Gehirns gefunden, der als entorhinaler Kortex bekannt ist, wo auch sie bei Tieren gefunden wurden.

Die entorhinale Kortex ist eine der ersten Hirnregionen, die bei der Alzheimer-Krankheit betroffen sind. Jacobs sagt, dass Gitterzellen uns helfen könnten, besser zu verstehen, warum Menschen mit Alzheimer diosorientiert sind und vielleicht sogar einen Weg finden, ihre Gehirnfunktion zu verbessern.

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