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Trilhas novas do estudo como o cérebro transforma entradas sensoriais simples em categorias significativas

Está aqui a neurociência de uma banana negligenciada (e de muitas outras coisas no dia-a-dia): sempre que você olha sua cor - esverdeie na loja, a seguir no amarelo, e bronzeie eventualmente em sua bancada - sua mente categoriza-a como verde, madura, e estragou-a então. Um estudo novo que siga como o cérebro transforma entradas sensoriais simples, tais como o “verde,” em categorias significativas, tais como “verde,” mostra que a informação segue uma progressão com muitas regiões do córtice, e não exactamente na maneira que muitos neurocientistas preveriam.

O estudo conduzido pelos pesquisadores no instituto do Picower do MIT para a aprendizagem e a memória mina a opinião clássica que separam papéis distintos do jogo das regiões corticais. Em lugar de, enquanto os animais no laboratório refinaram o que viram para baixo a uma compreensão do específico relevante ao comportamento, aos neurónios em cada um de seis regiões corticais operadas ao longo de uma série contínua entre o processamento sensorial e à categorização. Para ter certeza, os testes padrões gerais eram evidentes para cada região, mas a actividade associou com a categorização foi compartilhada surpreendentemente extensamente, disse os autores do estudo publicado nas continuações da Academia Nacional das Ciências.

“O córtice não é modular,” disse o conde Miller, professor de Picower da neurociência no departamento do cérebro e de ciências cognitivas no MIT. “As peças diferentes do córtice sublinham coisas diferentes e fazem tipos de processamento diferentes, mas é mais de uma matéria da ênfase. É uma mistura e uma transição de um para o outro. Isto estende até uma cognição mais alta.”

O estudo refina não somente a compreensão dos neurocientistas de uma capacidade do núcleo da cognição, igualmente poderia informar a compreensão do psiquiatra das desordens em que os julgamentos da categorização são atípicos, como desordens do espectro da esquizofrenia e do autismo, os autores disseram.

Scott Brincat, um cientista da pesquisa no laboratório do Picower de Miller, e Markus Siegel, investigador principal na universidade de Tübingen em Alemanha, é os autores do co-chumbo do estudo. O postdoc Constantin von Nicolai de Tübingen é um co-autor.

Da vista ao julgamento

Na pesquisa, os animais jogaram um jogo simples. Foram presentado com as formas que cued as para julgar o que veio em seguida - uma cor vermelha ou verde, ou os pontos que se movem em um sentido ascendente ou descendente. Baseado na sugestão inicial da forma, os animais aprenderam olhar à esquerda para indicar o movimento verde ou ascendente, ou direito para indicar o vermelho ou para baixo.

Entrementes os pesquisadores estavam bisbilhotando na actividade das centenas de neurônios em seis regiões através do córtice: campos intraparietal, frontais inferotemporal, laterais (PIT) pré-frontais (PFC (LIP)), traseiros do olho (FEF), e TA e V4 das áreas visuais. A equipe analisou os dados, seguindo a actividade de cada neurônio no curso do jogo para determinar quanto participou em sensorial contra o trabalho categórico, esclarecendo a possibilidade que muitos neurônios puderam bem fazer pelo menos um pouco de ambos. Primeiramente refinaram sua análise em uma simulação computorizada, e aplicaram-na então aos dados neurais reais.

Encontraram que quando o processamento sensorial ocorria pela maior parte onde a neurociência clássica preveria, o mais pesadamente na TA e V4, categorização foi distribuído surpreendentemente. Como esperado o PFC conduziu a maneira, mas FEF, o BORDO e o POÇO mostraram frequentemente a actividade substancial da categorização, demasiado.

“Nossos resultados sugerem que, embora as regiões do cérebro sejam especializadas certamente, compartilhem de muitas informação e similaridades funcionais,” Siegel disseram. “Assim, nossos resultados sugerem que o cérebro deva ser pensado como de uma rede altamente conectada de nós relacionados faladores, um pouco do que como um grupo de módulos escassa altamente especializados que somente informação da mão-fora entre si.”

Os testes padrões da actividade relativa sensorial e da categorização variada pela tarefa, demasiado. Poucos neurocientistas seriam surpreendidos que as pilhas V4 eram particularmente activas para a sensação da cor quando as pilhas da TA eram activas para detectar o movimento, mas talvez mais interessante, os sinais da categoria eram mais difundidos. Por exemplo, a maioria das áreas foram envolvidas dentro em categorizar a cor, incluindo aqueles tradicionais provavelmente especializados para o movimento.

Os cientistas igualmente notaram um outro teste padrão chave. Em sua análise poderiam distinguir a extensibilidade da informação que os neurônios estavam processando, e encontrariam que o processamento de informação sensorial era altamente multi-dimensional (isto é como se considerando muitos detalhes diferentes da entrada visual), quando a actividade da categorização envolveu o foco muito maior (isto é como se apenas julgando “para cima” ou “para baixo”).

Cognição no córtice

A distribuição larga da actividade relativa à categorização, Miller especulou, pôde ser um sinal que quando o cérebro tem um objetivo (neste caso para categorizar), que precisa de ser representado amplamente, mesmo se o PFC pôde ser o lugar onde o julgamento é feito. É um pouco como dentro um negócio onde todos do CEO para baixo aos trabalhadores no benefício do assoalho da fabricação de compreender o ponto da empresa em fazer seu trabalho.

Miller igualmente disse que o estudo estende alguns resultados prévios de seu laboratório. Em um estudo precedente mostrou que os neurônios de PFC podiam conduzir o processamento de informação alto-multidimensional, quando neste estudo foram centrados pela maior parte sobre apenas uma dimensão. A síntese das duas linhas de evidência pode ser que os neurônios de PFC podem acomodar o que grau de extensibilidade levar a cabo um objetivo exige. São versáteis em como versátil devem ser.

Deixe todo este dissipador dentro, a próxima vez que você considera a madureza de uma banana ou toda a outra hora você tem que extrair o significado de algo que você percebe.