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Estudo: A sensibilidade da rede neuronal influencia a resposta do cérebro ao estímulo

Farfalhando as folhas, chuva ligeira no indicador, um pulso de disparo quietamente de tiquetaque - sons abafado, apenas acima do ponto inicial da audição. Um momento nós percebemo-los, o seguinte nós não fazemos, mesmo se nós, ou os sons, não parecem mudar.

Muitos estudos mostraram que nós nunca processamos um estímulo entrante, sejam ele um som, uma imagem, ou um toque, da mesma forma. Isto é verdadeiro, mesmo se o estímulo é exactamente o mesmo. Isto ocorre porque o impacto que um estímulo faz, nas regiões do cérebro que o processam, depende do estado momentâneo das redes aquelas regiões do cérebro pertencem a.

Contudo, os factores que influenciam e são a base do estado momentâneo constantemente de flutuação das redes e se estes estados são aleatórios ou seguem um ritmo eram previamente desconhecidos.

Agora, os cientistas no Max Planck Institute para as ciências humanas cognitivas e de cérebro (MPI CBS) em Leipzig, Alemanha, descobriram que a sensibilidade do estado da rede, então a informação estímulo-relacionada alcança o córtice cerebral, influências como fortemente o cérebro reage ao estímulo.

Segundo o estado da rede, determinadas pilhas de nervo neste córtice somatosensory preliminar assim chamado podem ser mais ou menos “excitável”, que dá forma ao seguinte estímulo que processa no cérebro.

Isto significa que a resposta do cérebro está modulada já na entrada ao córtice cerebral e depende de mais do que como o estímulo é avaliado em mais altamente, níveis a jusante.

“Há sempre uma determinada quantia da actividade entre os neurônios de uma rede, mesmo se não há aparentemente nenhuma influência externo em nós. Assim, o sistema é nunca completamente ainda ou inactivo,” explica Tilman Stephani, aluno de doutoramento no MPI CBS e primeiro autor do estudo, que tem sido publicado agora no jornal da neurociência.

Um pouco, a informação está elevarando constantemente, do interior do corpo sobre nossa pulsação do coração, digestão, ou respiração, informação sobre nossa posição no espaço, a temperatura, e pensamentos internamente gerados. Além, a actividade neuronal intrínseca ocorre mesmo se as redes neuronal são isoladas de toda a entrada. Isto afecta constantemente a excitabilidade de várias redes do cérebro.

A dinâmica dos processos internos é associada assim com a excitabilidade do sistema e conseqüentemente, também a resposta do estímulo. Assim, o cérebro não parece funcionar como um computador onde a mesma informação entrante signifique sempre a mesma reacção.”

Tilman Stephani, autor do estudo primeiros e aluno de doutoramento, Max Planck Institute para ciências humanas cognitivas e de cérebro

Despeja que as flutuações da excitabilidade cortical não ocorrem completamente aleatoriamente mas mostram um pouco um determinado teste padrão temporal: A excitabilidade em um momento depende dos estados precedentes da rede e influencia o subseqüentes. Os cientistas referem este como a dependência temporal de longo alcance ou a autocorrelação duradouro.

O facto que a excitabilidade cortical varia nesta maneira especial sugere que as redes neuronal poised em um estado “crítico” assim chamado, onde haja um balanço delicado entre a excitação e a inibição da rede. Uns estudos teóricos e empíricos mais adiantados indicaram que tal “criticidade” pode ser um cérebro subjacente do princípio fundamental que funciona onde a transmissão e a capacidade de informação são maximizadas.

Stephani e os colegas fornecem agora a evidência que este princípio pode governar a variabilidade de respostas sensoriais do cérebro no cérebro humano, demasiado. Presumivelmente, isto serve como um mecanismo adaptável do cérebro para lidar com a variedade de informação que está chegando constantemente do ambiente. Um único estímulo deve nem excitar o sistema inteiro imediatamente nem desvanecer-se afastado demasiado rapidamente.

Contudo, é ainda desconhecido se a maior excitabilidade conduz a uma experiência mais saliente. Ou seja os participantes do estudo percebem a intensidade dos estímulos diferentes segundo a excitabilidade instantânea? Este está sendo agora num segundo estudo testado. “Mas outros processos podem igualmente jogar um papel aqui,” explicam Stephani.

“Atenção, por exemplo. Se você a dirige a algo mais, um primeiro, resposta forte do cérebro pode ainda ocorrer. Contudo, uns processos mais altos do cérebro rio abaixo podem então impedir que esteja percebido consciente.”

As experiências foram realizadas examinando a resposta dos cérebros dos participantes aos milhares de correntes elétricas sucessivas pequenas. Estes estímulos foram aplicados aos antebraço dos participantes para estimular o nervo principal no braço.

Isto, por sua vez, produziu uma reacção inicial 20 milissegundos mais tarde em uma área específica do cérebro, o córtice somatosensory. Baseado nos testes padrões evocados do EEG, podiam ver como facilmente cada estímulo individual entusiasmado o cérebro.

Source:
Journal reference:

Stephani, T., et al. (2020) Temporal signatures of criticality in human cortical excitability as probed by early somatosensory responses. Journal of Neuroscience. doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0241-20.2020.