Elektrische impulsen in de hersenen coderen protocollen voor gedrag

Neurowetenschappers zijn al heel lang verbaasd over hoe onze hersenen gedachten, waaronder geheugen en bewustzijn, coderen op cellulair niveau. Uit bevindingen is gebleken dat groepen neuronen elk afzonderlijk segment van informatie symboliseren, het is echter onbekend hoe deze groepen neuronen eruit zien of hoe ze zich ontwikkelen.
Nu hebben onderzoekers van BU (Universiteit van Boston) en MIT uitgelegd hoe neurale groepen gedachten vormen en helpen bij het aanpassingsvermogen van het nemen van beslissingen en het vermogen om onze manier van denken over bepaalde dingen te veranderen.
De experts, geleid door Earl Miller, de Picower hoogleraar Neurowetenschappen aan het MIT, hebben neuronclusters gevonden die coderen voor precieze gedragsregels door gelijktijdig heen en weer te zwaaien.
De recente proef, die werd gepubliceerd in het tijdschrift neuron, gaf aan dat make-up van het bewuste denken mogelijk ritmisch kan zijn.
Miller heeft gereageerd:

"Terwijl we praten, zweven gedachten in en uit onze hoofden." Dat zijn allemaal dingen die zich vormen en dan opnieuw configureren naar iets anders. "Het is een raadsel hoe de hersenen dit doen." Dat is het fundamentele probleem waar we het over hebben - de ware aard van het denken zelf. "

Wetenschappers vonden twee neurale groepen in aapbreinen, die werden getraind om reactie op objecten te laten zien, hetzij door oriëntatie of kleur, een taak die cognitieve flexibiliteit vereist - het vermogen om heen en weer te schakelen tussen twee verschillende reeksen gedragsregels.
Tim Buschman, een postdoc van MIT en een van de hoofdauteurs van de studie, zei: "Wat ze feitelijk doen, is focussen op sommige delen van informatie in de wereld en het negeren van anderen. Welke gedragingen ze doen hangt af van de context. "
Toen de apen van taak veranderden, analyseerden de experts hersengolven gemaakt in verschillende delen van de prefrontale cortex, het gebied waar de meeste gedachten en plannen plaatsvinden. Deze golven worden ingegeven door ritmische veranderingen in de elektrische activiteit van neuronen.
Toen de dieren reageerden op de objecten op basis van oriënation, ontdekten de wetenschappers dat verschillende neuronen heen en weer zwaaiden met hoge frequenties, wat resulteerde in de vorming van beta-golven. Toen de apen op kleur reageerden, oscilleerde een andere groep neuronen in de bètafrequentie. Bepaalde neuronen bleken in meer dan één groep te horen, maar elk heeft zijn eigen specifieke patroon.
De experts merken op dat ze oscillaties hebben gevonden in het laagfrequente alfa-bereik in neuronen waarvan het regelensemble is samengesteld, echter alleen wanneer de kleurregel van kracht was. Ze denken dat de alfagolven, die eerder zijn gekoppeld aan onderdrukking van de hersenactiviteit, helpen bij het tot zwijgen brengen van de neuronen die de oriëntatieregel veroorzaken.
Miller zei: "Dit suggereert dat oriëntatie dominant was en de kleur zwakker.De hersenen gooiden deze explosie van alpha naar het oriëntatie-ensemble om het te stoppen, zodat het dier het zwakkere ensemble kon gebruiken."
Wetenschappers proberen nu te onthullen hoe de neurale ensembles hun activiteit organiseren terwijl de hersenen heen en weer schakelen tussen bepaalde regels en gedachten. "Het is een van de grootste mysteries van cognitie, wat je gedachten beheerst", zei Miller.
Hij zei: "Het meest fundamentele kenmerk van bewustzijn is de beperkte capaciteit ervan, je kunt slechts een paar gedachten tegelijkertijd in gedachten houden." Voorafgaande studies hebben vastgesteld dat wanneer een dier twee gedachten tegelijkertijd denkt, twee afzonderlijke ensembles oscilleren in bètafrequenties, niet synchroon met elkaar.
Miller concludeert:

"Dat suggereert meteen waarom er een beperkte capaciteit is voor bewustzijn: er kunnen slechts zoveel ballen tegelijkertijd in de lucht worden gehouden, slechts een beperkte hoeveelheid informatie kan in één oscillerende cyclus passen."

Geschreven door Christine Kearney