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Los neurólogos utilizan técnicas avanzadas para estudiar la capacidad de la navegación del cerebro

Independientemente de si somos conscientes de ella, los seres humanos -- animales en general-- utilice constante las señales de entrada ambientales para navegar a partir de un lugar a otro.

Elegimos una característica del paisaje y la utilizamos para conducir nuestro comportamiento, recopilando y calculando la información sobre nuestros alrededores. Es un proceso tan viejo y tan esencial para la supervivencia que ocurre a menudo fuera de nuestras mentes conscientes.

El UC Santa Barbara Soo cantado neurólogo Kim está interesado en la capacidad de la navegación de nuestros cerebros -- el sistema que permite que impulsemos para trabajar o para dirigirse en el piloto automático, o nos consigue al cuarto de baño y al dorso en medio de la noche sin el daño.

Incluso cuando recorremos en un cuarto por primera vez y salen las luces, las ocasiones son nosotros pueden encontrar nuestra manera a la salida sin la herida.

“Es porque su cerebro pone al día su sentido de la dirección incluso en oscuridad completa,” Kim dijo. Tomando a la información nos recolectamos sobre donde estamos en relación con la puerta, nuestros cerebros nos conducimos y nos ayudamos a evitar obstáculos, mientras que remapping nuestro ambiente en nuestras cabezas mientras que nos cerramos hacia adentro en nuestro destino.

Para Kim, que estudia las neuronas responsables de nuestro sentido de la dirección, la pregunta es aún más fundamental: ¿Cómo? ¿Cómo seleccionamos los puntos de referencia en tierra que utilizamos cuando navegamos?

Atención-están consiguiendo a veces, por ejemplo signos y números, pero son a menudo menos obvios, como un árbol en nuestra alza preferida, el de giro a la derecha en un camino rural, o la silueta de los edificios en la distancia que nos nos informan o va en la dirección correcta o que necesitamos recalcular.

El cerebro escoge un estímulo fuera de muchos para conducir su comportamiento, especialmente en el contexto de la navegación. Cuando usted navega, puede haber varios puntos de referencia en tierra. Pero usted puede utilizar uno de ellos como su referencia, que el cerebro selecciona. Y esa clase de proceso es algo que quiero entender.”

Soo cantado Kim, neurólogo, Universidad de California - Santa Barbara

Y ahora, con una de las recompensas más prestigiosas del campo biomédico, Kim se contrapesa para hacer apenas eso. Nombrado de institutos nacionales de este año de New Innovators de la salud (NIH) de director, él recibirá $1,5 millones durante cinco años para zambullirse en el aspecto natural con todo aún misterioso eso del cerebro.

Kim es uno de 53 investigadores de la temprano-carrera reconocidos por el NIH para su “investigación inusualmente innovadora,” recibiendo una de 85 concesiones que sean parte de NIH de alto riesgo, alto programa de investigación de la recompensa.

“La anchura de la ciencia innovadora presentada por la cohorte 2020 de la temprano-carrera y de investigadores curados es impresionante e inspirando,” dijo a director Francisco S. Collins, M.D. de NIH, Ph.D. “me siento confiado que su trabajo propulsará la investigación biomédica y del comportamiento y llevará a las mejorías en salud humana.”

“Felicito Soo cantado Kim en la recepción de New Innovator Award de NIH de un director,” dijo a Pierre Wiltzius, decano de matemático, vida y ciencias físicas en UC Santa Barbara. “Esta recompensa prestigiosa en un testamento a la promesa del trabajo temprano de la carrera de Soo cantado. Observo adelante a sus contribuciones continuadas al campo de la neurología, pues su investigación tiene el potencial de ayudarnos a abrir misterios fundamentales del cerebro humano.”

“Me honran enormemente para ser elegido para esta recompensa,” dijo Kim. “Esta recompensa me ayudará sólidamente a establecer a mi grupo de investigación y a ayudarme a realizar los experimentos muy de alta calidad y la investigación.”

Usando técnicas avanzadas tales como proyección de imagen del dos-fotón, el optogenetics y el modelado de cómputo, Kim y sus personas observarán las reacciones neuronales y los comportamientos físicos de la mosca del vinagre -- un organismo modelo muy bien-entendido -- cuando está sujetado a las señales de entrada ambientales que las requieren navegar.

“Es como juego en la realidad virtual, la versión de la mosca del vinagre,” Kim explicó. Sumergido en una arena que simule diversas escenas, los insectos atados “vuelan,” con los investigadores que miden reacciones físicas, tales como la diferencia entre la amplitud izquierda y derecha-wingbeat que indica un cambio de la dirección en respuesta a la realidad virtual.

“Al mismo tiempo, podemos registrar actividad en el cerebro de la mosca, que es más pequeño que el jefe de una espiga,” Kim agregamos. Las moscas del vinagre fueron encontradas para tener aproximadamente 50" las neuronas de la brújula,” arreglado convenientemente a lo largo del perímetro de una estructura en forma de anillo en sus cerebros llamados la carrocería del elipsoide, que codifican el sentido de la dirección de las moscas. “Registrando la actividad de estas neuronas de la brújula y de las neuronas conectó con ellas, usted puede ver cómo las neuronas como población desarrollan este sentido de la dirección, y cómo las neuronas rio abajo pueden utilizar esa información para conducir la navegación,” Kim dijo.

Cuál no está todavía completo sin obstrucción es cómo los cerebros seleccionan la característica o el punto de referencia en tierra alrededor de los cuales anclar su sentido de la dirección.

“Hay muchas hipótesis en el campo, especialmente en el campo de la psicología, donde han conducto muchos experimentos en la selección del estímulo,” Kim dijo.

Es un proceso attentional, él continuó, como cómo los padres pueden determinar a sus niños en el patio con otros niños alrededor. Kim proyecta utilizar un marco similar para desenredar cómo las moscas seleccionan sus puntos de referencia en tierra.

“La ventaja de la mosca del vinagre es que usted puede disecar real, neurona al lado de neurona, y ve con cómo conectan, colaboran y obra recíprocamente con uno a para realizar esta clase de proceso de selección,” él dijo.

Los resultados del trabajo de Kim no sólo iluminarán los prolongados misterios de cómo el cerebro de la mosca -- y por la extensión nuestros los propio cerebros lejos más complejos -- elija los puntos de referencia en tierra por los cuales navegar, podrían también servir como el asiento para los estudios futuros del cerebro en los campos biomédicos.

“Si usted sabe los trabajos de cerebro sanos, cuando usted tiene un cerebro con enfermedad, usted puede compararla al cerebro sano para entenderlo cuál es incorrecto,” dijo.