Visual Thalamus přetváří informace nad rámec jednoduché funkce relé, zjistí studie

Když vidíte něco – strom na dvorku, řekněme, nebo hračka, kterou vám batole předá -, že vizuální informace cestuje z vašich sítnic do mozku. A jako vlak, který se zastaví na stanicích podél své trasy, se informace zastaví v konkrétních oblastech mozku, kde se zpracovává a poslána na další místo.

Oblast zvaná Visual Thalamus byla považována za primárně relé, jednoduše nasměrování Vizuální informace do jeho další oblasti. Ale nová studie zveřejněná v Neuron zjistí, že thalamus ve skutečnosti integruje další informace od ostatních oblasti mozku a přetváří informace, které posílá do mozkové kůry.

Liang Liang, Ph.D., odborný asistent neurovědy na Yale School of Medicine (YSM) a vedoucí autor studie, měl podezření, že Thalamus by mohl dělat více, než bylo za to.

„Předchozí studie zjistily, že informace zaslané do vizuálního thalamu z sítnice představují pouze přibližně 10% jeho celkových vstupů,“ vysvětluje. „Existuje mnoho z několika dalších oblastí mozku, ale jejich role byly do značné míry záhadné.“

Liang chtěla vědět, co tyto další vstupy dělají, jako součást jejího většího zájmu o pochopení toho, jak vizuální systém funguje a zásady zpracování informací v mozku. Takže ona a její laboratoř vyšetřovali ty, které vyplynuly z oblasti středního moři zvaného Superior Colliculus.

Odhalení větší role pro thalamus

Sítnice posílá informace do několika oblastí mozku, ale má dva hlavní cíle. Jedním z nich je vizuální thalamus, část cesty odpovědné za tvorbu obrazu. Druhým je nadřazený Colliculus, který je spojen s reflexivními vizuálními reakcemi, jako je kachní, když vidíte míč létající směrem k vám, nebo, což je důležitější pro zvířata, vyhýbání se dravce.

To, že vynikající Colliculus dostává svůj vlastní vstup z sítnice a poté hovoří s jiným regionem, který také dostává informace o sítnici, učinil z něj Liang obzvláště zajímavý.

„Skutečnost, že tyto dvě cesty spolu mluví v tomto časném zpracování, je velmi zajímavá,“ říká.

Aby viděl, jak tyto dva informační proudy interagují v thalamu myší, Liangův tým zavedl geneticky kódované indikátory do buněk pocházejících z sítnice. To způsobilo, že samotné konce buňky, Boutons, do zářivě zelené, když poslali signál do jiné buňky. Vědci udělali totéž pro nadřazené Colliculus Boutons, ale místo toho je nechali fluoresu červenou.

„Takže jsme pak mohli sledovat aktivitu z každého, zatímco myši sledovaly filmy,“ říká Liang.

Vědci zjistili, že vstupy se nesplnily náhodně; Byli vysoce organizovaní. „To znamená, že mozek se opravdu snaží je spojit během vývoje,“ vysvětluje Liang.

Dále se vstupy, které sdílely podobné vlastnosti, seskupily dohromady, což naznačuje, že doručily podobné informace jako stejnou thalamickou buňku. Aby se získala hlubší pochopení toho, jak tato informace o sbližování ovlivnila thalamus a jeho signály, vědci umlčeli buňky z nadřazeného Colliculus.

„Když jsme to udělali, potlačilo to amplitudu vizuálních reakcí thalamických buněk,“ říká Liang. „A zvláště snížila selektivita pohybu v buňkách naladěných na konkrétní směry pohybu.“

Co to znamená, říká Liang, je to, že vstupy z vynikajícího Colliculus přispívají k výpočtu pohybu v thalamu.

„Je značný výpočet, který obohacuje a selektivně vylepšuje vizuální informace, než se dostane na kůru,“ říká.

Tým nyní vyšetřuje některé další vstupy do vizuálního thalamu, aby zjistil, zda také formují zpracování informací.

„Díváme se také na buňky, které z těchto vstupů dostávají informace,“ říká Yue Fei, Ph.D., vedoucí autor studie a postgraduální student v Liangově laboratoři, který nedávno bránil svou disertační práci.

„Chceme vidět, jak tyto informace využívají.“