Stillas av hjerneoperasjoner (BETATEST)

Hjernen tar hele tiden beslutninger basert på perseptuelle input så vel som interne signaler, raskt veier og behandler informasjon, noe som fører til målrettet atferd. Et nøkkelaspekt som er avgjørende for alle disse prosessene er kommunikasjon, overføring av informasjon fra ett hjernenettverk til det neste. Imidlertid begynner vi bare å forstå hvordan hjernen oppnår dette. Her foreslår etterforskerne å studere akkurat dette spørsmålet. Det overordnede målet med dette prosjektet er å belyse hvordan hjernen setter opp den funksjonelle nevrale arkitekturen involvert i arbeidsminne og beslutningstaking. Etterforskerne hevder at hjernesvingninger i beta-frekvensbåndet 1530 Hz spiller en kritisk rolle i å danne fleksible nevrale ensembler. Etterforskerne foreslår et nytt teoretisk rammeverk, som avgrenser hvordan beta-rytmen fleksibelt setter opp forbigående nettverk, og kobler nevronale kretser som er relevante for gjeldende oppgavekrav, spesielt når det gjelder endogen informasjonsbehandling, f.eks. arbeidsminne, beslutningstaking. I denne visningen gir beta stillaset for informasjonsoverføring, ruter informasjon gjennom hjernen ved midlertidig å koble sammen relevante noder slik at utveksling av informasjon kan finne sted. Etterforskerne foreslår at beta-rytmen kortvarig aktiverer et nevralt ensemble, slik at det kan kringkaste meldingen sin kodet i populasjonsspikeaktivitet, slik at den kan mottas effektivt. For å teste dette rammeverket er målet her å (1) undersøke rollen til beta-svingninger i dynamisk nevrale ensembledannelse og dens forhold til atferdsmessig ytelse, (2) identifisere den underliggende kretsnivåfysiologien til beta-mediert ensembledannelse, og ( 3) etablere generaliteten til beta-mediert ensembledannelse og identifisere ikke-invasive biomarkører. Etterforskerne vil bruke en kombinasjon av EEG-registreringer hos friske mennesker, og intrakraniell elektrofysiologi og optogenetisk nevromodulasjon hos våkne gnagere. Både mennesker og dyr vil utføre et romlig arbeidsminneparadigme, som kritisk tillater vertikal integrasjon på tvers av opptaksnivåer. Menneskelige forsøkspersoner vil i tillegg utføre arbeidsminneoppgaver i forskjellige sensoriske modaliteter og på høyere abstraksjonsnivåer for å garantere generaliserbarhet av resultater, og for å tillate identifikasjon av biomarkører som skal brukes i fremtidige pasientstudier. Denne tilnærmingen er designet for å svare på kjernemekanistiske spørsmål hvordan dannes lokale ensembler og hvordan moduleres disse. Kritisk vil etterforskerne bestemme effekten av disse mekanismene på atferd. Prosjektet vil gi grunnleggende innsikt som vil legge grunnlaget for ytterligere detaljerte undersøkelser hos friske mennesker og pasienter med nedsatt betafunksjon og kognitiv svikt, som for eksempel ved Parkinsons sykdom og schizofreni.