Os Pesquisadores do Centro para a Base Neural da Cognição (CNBC), um projecto comum da Universidade do Carnegie Mellon e a Universidade de Pittsburgh, têm descrito pela primeira vez um mecanismo chamado “conectividade dinâmica,” em que circuitos neuronal estão “ligada - - mosca rewired” que permite que os estímulos sejam detectados mais afiada.
processa é descrito em um papel na introdução De janeiro de 2008 da Neurociência da Natureza, e acessível em linha em http://dx.doi.org/10.1038/nn2030.
Este algoritmo novo, biològica inspirado para analisar o cérebro no trabalho permite que os cientistas expliquem porque quando nós observamos um perfume, o cérebro pode rapidamente classificar através da entrada e determinar exactamente o que esse cheiro é.
“Se você pensa do cérebro como um computador, a seguir as conexões entre os neurônios são como o software que o cérebro está executando. Nosso trabalho mostra que este software biológico está mudado ràpida em função do tipo da entrada que o sistema recebe,” disse Nathan Urbano, professor adjunto de ciências biológicas no Carnegie Mellon.
Quando um estímulo tal como um odor é encontrado, muitos neurônios começam despedir. Quando muitos neurônios despedem ao mesmo tempo, os sinais podem ser difíceis para que o cérebro interprete. Durante a inibição lateral, os neurônios estimulados enviam mensagens do “cessar-fogo” aos neurônios vizinhos, reduzindo o ruído e facilitando o identificar precisamente um estímulo. Este processo igualmente facilita o reconhecimento exacto dos estímulos em muitas áreas sensoriais do cérebro.
Neste projecto, Urbano e em colegas examine especificamente o processo de inibição lateral em uma área do cérebro chamado o bulbo olfactivo, que é responsável para processar perfumes. Até aqui, os cientistas pensaram que as conexões feitas pelos neurônios no bulbo olfactivo estiveram ditadas pela anatomia e poderiam somente mudar lentamente.
Contudo, neste estudo actual, Urbano e em colegas encontrou que as conexões, não estão ajustadas de facto mas um pouco capaz de mudar dinâmicamente em resposta aos testes padrões específicos dos estímulos. Em suas experiências, encontraram que quando excitatory os neurônios no incêndio olfactivo do bulbo em uma forma correlacionada, esta determinam como são conectados funcional.
Os pesquisadores mostraram que a conectividade dinâmica permite que a inibição lateral esteja aumentada quando um grande número neurônios respondem inicialmente a um estímulo, filtrando para fora o ruído de outros neurônios. Filtrando para fora o ruído, o estímulo pode mais claramente ser reconhecido e separado de outros estímulos similares.
“Este mecanismo ajuda a explicar porque você pode andar em uma sala e reconhecer um cheiro que pareça ser floral. Enquanto você continua a cheirar o odor, você começa a reconhecer que o perfume é certamente flores e é mais especificamente o perfume das rosas,” Urbano disse. “Compreendendo como o cérebro faz este, nós podemos então aplicar este mecanismo a outros problemas enfrentados pelo cérebro.”
Os Pesquisadores converteram este mecanismo em um algoritmo e usaram o computador que modelam para mostrar mais que a conectividade dinâmica facilita identificar e discriminar entre estímulos aumentando o contraste, ou a agudeza, dos estímulos, independente dos testes padrões espaciais dos neurônios activos. Este algoritmo permite que os pesquisadores mostrem a aplicabilidade do mecanismo em outras áreas do cérebro onde as conexões inibitórios similares são difundidas. Por exemplo, os pesquisadores aplicaram o algoritmo a uma imagem obscura e a imagem pareceu refinada e em um contraste mais afiado.
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