Hjärnan kan tolka den information de får från sensoriska neuroner med hjälp av en kod mer komplicerade än forskarna tidigare trott, visar ny forskning från National Autonomous University of Mexico och Cold Spring Harbor Laboratory . Genom att studera hur apor upplever en vibrerande objekt när den berör huden, fann forskarna att förändringar i ett djurs uppmärksamhet över tid påverkar hur en sensorisk signal tolkas.
Howard Hughes Medical Institute (HHMI) internationell forskning lärd Ranulfo Romo av Institute of Cellular fysiologi vid National Autonomous University of Mexico och hans kollegor - Rogelio Luna och Adrian Hernández, även av National Autonomous University of Mexico, och Carlos D. Brody av Cold Spring Harbor Laboratory i New York - rapportera sina resultat i september 2005 i ett nummer av tidskriften Nature Neuroscience .
Neuroforskare visste redan att röra vid huden med ett vibrerande föremål orsakar specialiserade sensoriska nervceller i hjärnan för brand, och att eldning av dessa nervceller, som finns i en region av hjärnan som kallas den primära somatosensoriska cortex, är direkt relaterad till apor " Förmågan att berätta hur snabbt något vibrerar, säger Romo. Men nervceller "skjuter mönster är komplexa, och det har varit svårt att locka ut" som del av nervaktivitet var mer troligt i samband med spatial förmåga ", förklarade han.
Teoretiskt finns det många sätt som nervceller skulle kunna förmedla information om stimulans frekvens, säger Romo. Frekvens information kan kodas i tiden mellan på varandra följande neuronala skjutningar, den totala frekvensen av bränning, eller antalet gånger en neuron bränder.
Att skilja mellan dessa möjligheter, designad Romo och hans kollegor ett experiment där de rörde vid aporna "hands med en vibrerande men smärtfri sond under olika lång tid. Aporna var först lära sig att reagera på olika vibrationer frekvenser, i ett träningspass, rörde forskarna aporna två gånger i rad, med sonden vibrerar på en annan frekvens varje gång. Aporna signalerade till de praktiker som stimulans vibrerade snabbare, och när de var korrekta, de belönas med en behandling.
Den standarden stimulans som forskarna tränade aporna att svara på varade i 500 millisekunder (en halv sekund). De fann att när de använde en stimulans som varade i 750 millisekunder istället aporna genomgående tanken sonden var vibrerar med en högre frekvens än den egentligen var. Samma sak hände i omvänd, om ett stimulans gavs för endast 250 millisekunder, tyckte aporna var det vibrerar på en lägre frekvens. Effekten var starkare för det förkortade stimulans än för förlängd stimulans, konstaterade Romo.
Utifrån detta experiment, verkade det mest troligt att aporna skulle bestämma vibrationsfrekvens med antalet gånger nervceller sparken, säger Romo, eftersom eldhastighet och tid mellan tändningar inte skulle ändra bara för att den stimulans längd ändras.
Forskarna visste att de inte hade riktigt knäckt neurala koden, men eftersom omfattningen effekterna var inte rätt, aporna trodde att ett stimulus som var 50 procent kortare vibrerade på bara en något lägre frekvens än det var - inte 50 procent lägre.
För att hitta orsaken till denna diskrepans, spelade de elektriska aktiviteten i enstaka nervceller av de primära somatosensoriska cortex.