Os neurônios individuais posicionados dentro do cérebro têm implicações para doenças psiquiátricas

Todos faz erros diários pequenos fora do hábito--um garçom diz, “aprecia sua refeição,” e você responde com, “você, demasiado!” antes de realizar que a pessoa não é, de facto, ir apreciar sua refeição. Felizmente, há umas partes de nossos cérebros que monitoram nossos erros do comportamento, do travamento e correcção deles rapidamente.

Uma equipe Caltech-conduzida dos pesquisadores tem identificado agora os neurônios individuais que podem ser a base desta capacidade. O trabalho fornece gravações raras dos neurônios individuais localizou profundamente dentro do cérebro humano e tem implicações para doenças psiquiátricas como a desordem obsessionante.

O trabalho era uma colaboração entre os laboratórios de Ralph Adolphs (PhD '93), professor de Bren de psicologia, neurociência, e biologia, e o Allen V.C. Davis e cadeira da liderança de Lenabelle Davis e director do centro da imagem lactente de cérebro de Caltech do instituto de Tianqiao e de Chrissy Chen para a neurociência; e Ueli Rutishauser (PhD '08), professor adjunto da neurocirurgia, neurologia, e ciências biomedicáveis, e cadeira do quadro de governadores nas neurociência no centro médico de Cedro-Sinai.

“Muitos povos conhecem o sentimento de fazer um erro e rapidamente de travar-se oneself--por exemplo, quando você está dactilografando e pressiona a chave errada, você pode realizar que você fez um erro sem mesmo precisar de ver o erro na tela,” diz Rutishauser, que é igualmente um associado de visita na divisão de Caltech da biologia e da engenharia biológica. “Este é um exemplo de como nós auto-monitor nossos próprios erros da fracção de segundo. Agora, com esta pesquisa, nós sabemos que neurônios são envolvidos neste, e nós estamos começando aprender mais sobre como a actividade destes neurônios nos ajuda a mudar nosso comportamento aos erros correctos.”

Neste trabalho, conduzido pelo aluno diplomado Zhongzheng de Caltech (ribeiros) Fu, os pesquisadores apontaram obter uma imagem precisa do que acontece no nível de neurônios individuais quando uma pessoa se trava após ter feito um erro. Para fazer este, estudaram os povos que tiveram os eléctrodos finos implantados temporariamente em seus cérebros (originalmente para ajudar a localizar apreensões epiléticos). O trabalho foi feito em colaboração com o neurocirurgião Adam Mamelak, professor da neurocirurgia em Cedro-Sinai, que conduziu tais implantação do eléctrodo para a monitoração clínica da epilepsia por sobre uma década e colaborado intimamente na pesquisa estuda.

Quando a actividade neural foi medida em seu córtice frontal central (MFC), uma região do cérebro conhecida para ser envolvido na monitoração do erro, os pacientes da epilepsia foi dada uma tarefa assim chamada de Stroop terminar. Nesta tarefa, uma palavra é indicada em um ecrã de computador, e os pacientes são pedidos para identificar a cor do texto. Às vezes, o texto e a cor são o mesmo (a palavra “verde” por exemplo, é mostrada no verde). Em outros casos, a palavra e a cor são diferentes (o “verde” é mostrado no texto vermelho). Neste último caso, a resposta correcta seria “vermelho,” mas muitos povos fazem o erro de dizer o “verde.” Estes são os erros que os pesquisadores estudaram.

As medidas permitiram que a equipe identificasse os neurônios específicos no MFC, chamado os neurônios do erro da auto-monitoração, que despediriam imediatamente depois que uma pessoa fez um erro, bem antes que estiveram dados o feedback sobre sua resposta.

Por décadas, os cientistas estudaram como os povos auto-detectam erros usando os eléctrodos colocados na superfície do crânio que medem a actividade elétrica agregada dos milhares de neurônios. Estes electroencefalogramas assim chamados revelam essa assinatura um particular do brainwave, chamada a negatividade erro-relacionada (ERN), são geralmente - considerado no crânio sobre o MFC right after uma pessoa faz um erro. Em suas experiências, Fu e seus colegas mediram simultaneamente o ERN assim como o despedimento dos neurônios individuais do erro.

Descobriram dois aspectos novos fundamentais do ERN. Primeiramente, o nível de actividade de um neurônio do erro foi correlacionado positivamente com a amplitude do ERN: maior o ERN para um erro particular, mais activos eram os neurônios do erro. Isto que encontra revela que uma observação do ERN--uma medida não invasora--fornece a informação sobre o nível de actividade dos neurônios do erro encontrados profundos dentro do cérebro. Em segundo, encontraram que esta correlação do ERN-único-neurônio, por sua vez, prevista se a pessoa mudaria seu comportamento--isto é, se retardariam e focalizariam mais para evitar fazer um erro em sua resposta seguinte. Se os neurônios do erro despedidos mas a assinatura cérebro-larga do ERN não foram vistos nem eram fracos, a pessoa pôde ainda reconhecer que fizeram um erro, mas não alterariam seu comportamento para a tarefa seguinte. Isto sugere que os neurônios do erro precisem de comunicar sua detecção de erro a uma grande rede do cérebro a fim influenciar o comportamento.

Os pesquisadores encontraram uma evidência específica mais adicional para as peças do circuito envolvida.

“Nós encontramos os neurônios do erro em duas porções diferentes do MFC: o córtice anterior dorsal do cingulate (dACC) e a área de motor pre-suplementar (pre-SMA),” diz Fu. “O sinal do erro pareceu no pre-SMA 50 milissegundos mais adiantado do que no dACC. Mas somente no dACC estava a correlação entre o ERN e os neurônios do erro com carácter de previsão de se uma pessoa alteraria seu comportamento. Isto revela uma hierarquia do processamento--uma estrutura de organização do circuito a nível do único-neurônio que é importante para o controle executivo do comportamento.”

A pesquisa poderia igualmente ter implicações para compreender a desordem obsessionante, uma circunstância em que uma pessoa tenta continuamente corrigir “erros percebidos.” Por exemplo, alguns indivíduos com esta circunstância sentirão uma necessidade de verificar repetidamente, em um curto período de tempo período, se têm fechado sua porta. Alguns povos com desordem obsessionante foram mostrados para ter um potencial anormalmente grande do ERN, indicando que seus circuitos da erro-monitoração são overactive. A descoberta dos neurônios do erro pôde facilitar tratamentos novos para suprimir esta hiperactividade.

A esperança seguinte dos pesquisadores identificar como a informação dos neurônios do erro corre através do cérebro a fim produzir mudanças comportáveis como retardar e focalizar. “Até agora, nós identificamos duas regiões do cérebro no córtice frontal que parecem ser parte de uma seqüência de etapas de processamento, mas, naturalmente, o circuito inteiro está indo ser muito mais complexo do que isso,” diz Adolphs. “Uma avenida futura importante será combinar os estudos que têm a definição muito fina, tal como esta, com estudos usando o fMRI [ressonância magnética funcional] que nos dão um campo de visão do inteiro-cérebro.”

Source: http://www.caltech.edu/news/learning-mistakes-84558