Comment le cerveau trouve ce qu'il cherche

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Malgré le barrage de l'information visuelle au cerveau reçoit, il conserve une remarquable capacité à se concentrer sur les points importants et pertinents. Cet automne, par exemple, les quarts de la NFL sera récompensé généreusement pour la façon dont ils peuvent concentrer leur attention sur la couleur et le mouvement - être capable de juger rapidement les couleurs de jersey de coéquipiers et adversaires et où ils sont dirigés est une compétence précieuse. Comment le cerveau accomplit cet exploit, cependant, a été mal compris.

Comment le cerveau trouve ce qu'il cherche

Freedman et Ibos regardèrent neurones dans la région intraparietal latérale (LIP), une région fortement interconnecté avec les zones du cerveau impliquées dans la vision, le contrôle des fonctions motrices et cognitives.

Crédit: © peshkova / vidéos

Maintenant, Université de Chicago scientifiques ont identifié une région du cerveau qui apparaît au centre de percevoir la combinaison de la couleur et du mouvement. Ils ont découvert une population unique de neurones qui déplacent la sensibilité vers différentes couleurs et directions en fonction de ce qui est assisté - le maillot rouge d'un récepteur est dirigé vers une zone d'extrémité, par exemple. L'étude, publiée le 4 septembre dans la revue Neuron, met en lumière un processus neurologique fondamental qui est une étape clé dans la biologie de l'attention.

«La plupart des objets dans une scène visuelle donnée ne sont pas si important que cela, alors comment ne le cerveau sélectionner ou assister à celles importants?" a déclaré étude auteur principal David Freedman, Ph.D., professeur agrégé de neurobiologie à l'Université de Chicago. "Nous avons mis le doigt sur une zone du cerveau qui apparaît au centre de ce processus. Elle le fait d'une manière très souple, en changeant à chaque instant en fonction de ce qui est recherché."

Le cortex visuel du cerveau, possède plusieurs régions interconnectées qui sont responsables pour le traitement de différents aspects du signal visuel brut recueillies par les yeux. Les informations de base sur le mouvement et la couleur sont connus pour route à travers deux de ces régions, mais comment le cerveau combine ces flux dans quelque chose d'utilisable pour la prise de décisions ou d'autres processus d'ordre supérieur est restée incertaine.

Pour étudier ce processus, Freedman et stagiaire postdoctoral Guilhem Ibos, Ph.D., ont étudié la réponse des neurones individuels au cours d'une tâche simple. Singes ont été présentés une série rapide d'images visuelles. Une image initiale a montré soit un groupe de points rouges qui se déplacent vers le haut ou vers le bas points jaunes mobiles, qui a servi comme une instruction pour laquelle les couleurs et les directions spécifiques étaient pertinents lors de ce procès. Les sujets ont été récompensés quand ils ont sorti un levier lorsque, plus tard cette image réapparu. Les images suivantes ont été composées de différentes couleurs de points mobiles dans des directions différentes, parmi lesquels se trouvait l'image initiale.

Neurones dynamiques

Freedman et Ibos regardèrent neurones dans la région intraparietal latérale (LIP), une région fortement interconnecté avec les zones du cerveau impliquées dans la vision, le contrôle des fonctions motrices et cognitives. Comme les sujets ont effectué la tâche et ont cherché une combinaison spécifique de la couleur et le mouvement, les neurones LIP sont devenus très actifs. Ils ne ont pas répondu, cependant, lorsque les sujets passivement ont examiné les mêmes images sans une tâche d'accompagnement.

Lorsque l'équipe en outre étudié les réponses des neurones LIP, ils ont découvert que les neurones possèdent une caractéristique unique. Neurones individuels décalés leur sensibilité à la couleur et la direction vers les couleurs et de mouvement caractéristiques pertinentes pour ce procès. Lorsque le sujet a cherché points rouges se déplaçant vers le haut, par exemple, un neurone répondrait fortement à directions proches de mouvement vers le haut et de couleurs proches de rouge. Si la tâche a été arrêtée à une autre couleur et la direction secondes plus tard, ce même neurone serait plus sensible à la nouvelle combinaison.

«L'évolution des caractéristiques tuning avaient été avancées il ya longtemps par des études théoriques", a déclaré Ibos. "Ce est la première fois qu'il a été établi neurones dans le cerveau de déplacer leur sélectivité en fonction de caractéristiques qui sont pertinentes pour résoudre une tâche."

Freedman et Ibos au point un modèle pour la façon dont la LIP réunit à la fois la couleur de base et de l'information de mouvement. Attention, affecte probable que processus par des signaux provenant de zones du cerveau d'ordre supérieur qui affectent LIP neurone sélectivité. L'équipe estime que cette région joue un rôle important pour donner un sens de l'information sensorielle de base, et ils essaient de mieux comprendre les circuits neuronaux du cerveau à l'échelle impliqué dans ce processus.

"Notre étude suggère que cette zone du cerveau rassemble des informations à partir de plusieurs zones dans le cerveau», a déclaré Freedman. "Il intègre entrées - visuel, moteur, entrées cognitives liées à la mémoire et la prise de décision - et les représente d'une manière qui aide à résoudre la tâche à accomplir."