Нашият мозък не спира да изумява учените. Оказва се, че единичен кортикален неврон отговаря и се запалва в отговор на комплексен обект като цяло, а не като част от разпознаването му. Това скорошно откритие кара учените да твърдят, че този новооткрит клас неврони са в основата на когнитивните функции, или просто казано - на способността да учим и разпознаваме.
През миналия век невролозите откриха различни функционални класове неврони, които имат отношение към когнитивните функции на мозъка. Те включват селективни клетки за ориентация, за място, клетки от мрежа и клетки за енграми* на страха.
Тези специфични функционални класове неврони се разглеждат като крайъгълни камъни на когнитивната карта на мозъка. Наскоро учени от Института по биомедицинско инженерство и технологии в Суджоу към Китайската академия на науките, заедно със сътрудници в чужбина, представиха откритието на "холистично запалващи" клетки, нов функционален клас кортикални неврони, които репрезентират цели научени сложни обекти.
Консорциум от интердисциплинарни изследователи извършва серия от изключително предизвикателни експерименти с мишки, използвайки авангардна технология, включително комбинацията от двуфотонно Ca2 + изобразяване на невронни популации и свободно записване на единични неврони.
Изследователите установили, че при мишки, които са преминали обучение за слухова асоциация, съществува специална подгрупа от неврони в слой от слуховата кора, всеки от които надеждно показва уникален режим на високоскоростен, продължителен отговор на "запалване" към звук при всяки тест.
За разлика от това, неврони с такива силни и надеждни реакции почти липсвали в слуховите кори на нетренирани животни. Комплект от експерименти разкрива, че реакцията се появява вследствие асоциативното обучение, но се появява само в оскъдна подгрупа (~ 5%) от невроните в слуховата кора.
Изследователите установяват, че мишките могат да бъдат обучавани с различни акорди, всеки от които се състои от множество чисти тонове. Поведенческата реакция показа "холистичен" характер, т.е. мишките показаха надежден поведенчески отговор изключително на тренираните акорди, но не и на който и да е от съставните чисти тонове пооделно, въпреки че всички звуци се възпроизвеждали с почти еднаква сила на звука.
При животните, обучени с акорди, е открит специален клас неврони, наричани холистични избухващи (HB) клетки, всяка от които надеждно показва отговор изключително на акорда, с който били дресирани, но не и на други акорди или на отделни съставни тонове.
Д-р Израел Нелкен, известен експерт по неврология на слуховата система и ключов автор на публикацията за откритието, казва: "Основополагащото откритие на този документ е появата на малко неврони, които реагират много по-силно на стимул като цяло, отколкото на неговите компоненти, в противовес на повечето неврони, които ги заобикалят. Тези много малко холистично запалващи неврони не са били открити преди внедряването на комбинираната технология за двуфотонно изобразяване и електрофизиология на единична клетка."
Meng Wang et al. Single-neuron representation of learned complex sounds in the auditory cortex, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-18142-z
* Енграмата е единица когнитивна информация в мозъка, за която се предполага, че е средството, чрез което се съхраняват спомени като биофизични или биохимични промени в мозъка (и друга нервна тъкан) в отговор на външни стимули.
Ако сте заинтригувани от работа на мозъка, ученето и запомнянето, можете да гледате тази TED лекция. В нея процесът е доста популярно обяснен във връзка с едно заболяване, което го нарушава - Алцхаймер. Учете нови неща, колкото може повече, с колкото можете повече детайли, защото вашият мозък може да създава нови синапсни връзки, дори при напреднал Алцхаймер, или както това се случва с експерименталните мишки - дресирайте го, тренирайте го...
