Studie mozku ferrety zkoumá, jak se během vývoje objevují spolehlivé vizuální reprezentace

Je známo, že mozkové obvody se postupně vytvářejí a rozvíjejí se po narození v důsledku vrozených biologických procesů i životních zkušeností. Minulé studie naznačují, že počáteční vývoj mozkových obvodů se rozprostírá ve dvou různých stádiích.

První z těchto fází se odehrává předtím, než zvířata a lidé začnou prožívat život. Během této fáze je počáteční organizace kortikálních sítí stanovena prostřednictvím vnitřních (tj. Endogenních) mechanismů.

Po vytvoření této počáteční organizace začíná druhá fáze. Tato druhá fáze znamená zdokonalení kortikálních sítí v průběhu času v reakci na individuální životní zkušenosti zvířete nebo člověka.

Vědci z Frankfurtského institutu pro pokročilé studia (FIAS), Goethe University Frankfurt a Max Planck Florida Institute for Neuroscience nedávno prozkoumali procesy podporující včasný vývoj nervových obvodů ve vizuální kůře savců mozku. Jejich papírPublikováno v Neurověda přírodyodhalí vzorce kortikální aktivity vyskytující se ve vizuální kůře fret, před a po nově narození štěňata poprvé otevřou oči.

„Základní struktura kortikálních sítí vzniká na počátku vývoje před nástupem senzorické zkušenosti,“ napsal ve svém příspěvku Sigrid Trägenap, David E. Whitney a jejich kolegové. „Nicméně, jak endogenně generované sítě reagují na začátek smyslových zkušeností a jak tvoří zralé smyslové reprezentace se zkušenostmi, zůstává nejasné. Zkoumali jsme tuto„ transformaci povahy-snižování “na úrovni jednotného pokusu pomocí chronického in vivo vápníku ve vizuálním filmu kůra.“

Abychom lépe porozuměli tomu, co se stane ve vizuální kůře fret před a po narození, vědci použili techniku ​​nazývanou in vivo zobrazování vápníku. Tento zobrazovací přístup se spoléhá na použití speciálních barviv nebo geneticky kódovaných proteinů, které se rozsvítí, když se hladiny vápníku zvyšují, což v neuronech dochází, když se stanou aktivními.

Trägenap, Whitney a jejich kolegové použili zobrazování vápníku k zaznamenávání aktivity neuronů ve vizuální kůře fretku, než štěňata fret poprvé otevřela oči, když poprvé otevřeli oči a týden poté, co se narodili. Je zajímavé, že pozorovali různé vzorce aktivity v těchto různých stádiích raného vývoje.

„Při otevírání očí evokuje vizuální stimulace robustní vzorce modulární aktivity kortikální sítě, které jsou vysoce variabilní uvnitř a napříč pokusy, což vážně omezuje diskriminaci stimulu,“ napsal Trägenap, Whitney a jejich kolegy.

„Tyto počáteční modulární vzorce vyvolané stimulací jsou odlišné od spontánních vzorců síťové aktivity přítomné před a v době otevření očí. Kortikální sítě během týdne od normálního vizuálního zážitku vyvíjejí nízkorozměrné, vysoce spolehlivé stimulační reprezentace, které odpovídají reorganizovaným vzorcům. spontánní aktivita. “

Celkově výsledky této nedávné studie naznačují, že aktivita v Vizuální kůra fret a potenciálně jiných savců se výrazně liší před, během a po narození. Jejich pozorování naznačují, že když fretka poprvé otevře oči, její mozek se snaží vytvořit konzistentní reprezentaci toho, co zvíře poprvé vidí.

Po pouhém týdnu života se však posune mozková aktivita stejné frety. Pozorovali stabilní nervové vzorce spojené s reprezentací vizuálních podnětů. V rámci své studie vědci také vyvinuli a výpočetní model že zvykli uměle replikovat procesy raného vývoje, které pozorovali.

„Pomocí výpočetního modelu navrhujeme, aby spolehlivé vizuální reprezentace vyplynuly z vyrovnání dopředných a opakujících se kortikálních sítí tvarovaných novými vzory vizuálně řízené aktivity,“ napsali vědci.

Na základě svých zjištění Trägenap, Whitney a jejich kolegové naznačují, že vizuální reprezentace se objevují jako výsledek dvou typů kortikálních sítí, jeden nesoucí příchozí senzorické signály (tj., Poezivní) a jednu rafinaci vizuálních reprezentací prostřednictvím interních procesů (tj. Opakující se). Jejich článek by mohl brzy informovat další neurovědní studie zaměřené na časný vývoj mozku a zároveň potenciálně informovat o vytvoření nových modelů umělé inteligence (AI), které napodobují dynamiku, kterou pozorovali.

© 2025 Science X Network