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Os neurocientistas usam técnicas avançadas para estudar a capacidade da navegação do cérebro

Mesmo se nós estamos cientes dela, seres humanos -- animais geralmente-- use constantemente sugestões ambientais para navegar de um lugar a outro.

Nós escolhemos uma característica da paisagem e usamo-la para guiar nosso comportamento, recolhendo e computando a informação sobre nossos arredores. É um processo tão velho e tão essencial para a sobrevivência que ocorre frequentemente fora de nossas mentes conscientes.

O UC Santa Barbara Soo cantado neurocientista Kim está interessado na capacidade da navegação dos nossos cérebros -- o sistema que permite que nós conduzam para trabalhar ou dirigir no piloto automático, ou obtem-nos ao banheiro e à parte traseira no meio da noite sem ferir-se.

Mesmo quando nós andamos em uma sala pela primeira vez e as luzes saem, as possibilidades são nós podem encontrar nossa maneira à saída sem ferir-se.

“É porque seu cérebro actualiza seu sentido de sentido mesmo na escuridão completa,” Kim disse. Tomando à informação nós recolhemos sobre onde nós estamos relativo à porta, nossos cérebros guiamos-nos e ajudamos-nos a evitar obstáculos, ao remapping nosso ambiente em nossas cabeças enquanto nós nos fechamos dentro em nosso destino.

Para Kim, que estuda os neurônios responsáveis para nosso sentido de sentido, a pergunta é ainda mais fundamental: Como? Como nós seleccionamos os marcos que nós nos usamos quando nós navegamos?

Às vezes atenção-estão obtendo, como sinais e números, mas frequentemente são menos óbvios, como uma árvore em nossa caminhada favorita, o direitos giram sobre uma estrada rural, ou a silhueta das construções na distância que nos nos dizem ou está indo no sentido correcto ou que nós precisamos de voltar a calcular.

O cérebro escolhe um estímulo fora de muitos para guiar seu comportamento, especialmente no contexto da navegação. Quando você navega, pode haver diversos marcos. Mas você pode usar um deles como sua referência, que o cérebro selecciona. E esse tipo do processo é algo que eu quero compreender.”

Soo cantado Kim, neurocientista, Universidade da California - Santa Barbara

E agora, com uma das concessões as mais prestigiosas do campo biomedicável, Kim poised para fazer apenas aquele. Nomeado dos institutos nacionais deste ano do Novo Inovador da saúde (NIH) do director, receberá $1,5 milhões sobre cinco anos para mergulhar no aspecto inato contudo ainda misterioso isso do cérebro.

Kim é um de 53 investigador da cedo-carreira reconhecidos pelo NIH para sua “pesquisa raramente inovativa,” recebendo uma de 85 concessões que são parte de NIH de alto risco, programa de investigação alto da recompensa.

“A largura da ciência inovativa posta adiante pela coorte 2020 da cedo-carreira e de investigador temperados é impressionante e inspirador,” disse o director Francis S. Collins de NIH, M.D., Ph.D. “eu estou seguro que seu trabalho propelirá a pesquisa biomedicável e comportável e a conduzirá às melhorias na saúde humana.”

“Eu felicito Soo cantado Kim em receber o Novo Inovador Concessão de NIH de um director,” disse Pierre Wiltzius, decano de matemático, vida e ciências físicas em UC Santa Barbara. “Esta concessão prestigiosa em um testamento à promessa do trabalho adiantado da carreira de Soo cantado. Eu olho para a frente a suas contribuições continuadas para o campo da neurociência, porque sua pesquisa tem o potencial nos ajudar a destravar mistérios fundamentais do cérebro humano.”

“Eu sou honrado tremenda para ser escolhido para esta concessão,” disse Kim. “Esta concessão ajudar-me-á solidamente a instituir meu grupo de investigação e a ajudar-me a executar experiências e pesquisa da qualidade muito elevada.”

Usando técnicas avançadas tais como a imagem lactente do dois-fotão, o optogenetics e a modelagem computacional, Kim e sua equipe observarão as respostas neuronal e os comportamentos físicos da mosca de fruto -- um organismo modelo muito bem-compreendido -- quando sujeitado às sugestões ambientais que as exigem navegar.

“É como o jogo na realidade virtual, a versão da mosca de fruto,” Kim explicou. Imergido em uma arena que simule várias cenas, os insectos tethered “voam,” com os pesquisadores que medem respostas físicas, tais como a diferença entre a amplitude esquerda e direita-wingbeat que indica uma mudança de sentido em resposta à realidade virtual.

“Ao mesmo tempo, nós podemos gravar a actividade no cérebro da mosca, que é menor do que a cabeça de um pino,” Kim adicionamos. As moscas de fruto foram encontradas para ter aproximadamente 50" os neurônios do compasso,” arranjado convenientemente ao longo do perímetro de uma estrutura em forma de anel em seus cérebros chamados o corpo do elipsóide, que codificam o sentido das moscas de sentido. “Gravando a actividade destes neurônios do compasso e dos neurônios conectou-lhes, você pode ver como os neurônios como uma população desenvolvem este sentido de sentido, e como os neurônios a jusante podem usar essa informação para guiar a navegação,” Kim disse.

O que não é ainda inteiramente claro é como os cérebros seleccionam a característica ou o marco em torno de que para ancorar seu sentido de sentido.

“Há muitas hipóteses no campo, especialmente no campo da psicologia, onde conduziram muitas experiências na selecção do estímulo,” Kim disse.

É um processo attentional, ele continuou, bem como como os pais podem identificar suas crianças no campo de jogos com outras crianças ao redor. Kim planeia usar uma estrutura similar para desembaraçar como as moscas seleccionam seus marcos.

“A vantagem da mosca de fruto é que você pode realmente dissecar, neurônio pelo neurônio, e vê a como conectam, colaboram e interage um com o otro para executar este tipo do processo de selecção,” disse.

Os resultados do trabalho de Kim iluminarão não somente os mistérios de longa data de como o cérebro da mosca -- e pela extensão nossos próprios cérebros distante mais complexos -- escolha os marcos por que para navegar, poderiam igualmente servir como a fundação para os estudos futuros do cérebro nos campos biomedicáveis.

“Se você sabe os trabalhos de cérebro saudáveis, quando você tem um cérebro com doença, você pode compará-la ao cérebro saudável para figurá-lo para fora o que é errado,” disse.