...

Ruch oczu steruje pamięcią

Naukowcy wykazali istnienie zależności między ruchami gałek ocznych i falami mózgowymi theta w obrębie hipokampa oraz jej znaczenie dla zdolności do zapamiętywania twarzy.

U ludzi zmysł wzroku jest głównym narzędziem służącym do eksploracji środowiska. Choć percepcja wzrokowa wydaje się być zjawiskiem ciągłym, w istocie gałki oczne są w nieustannym ruchu – zmieniają pozycję do czterech razy w ciągu sekundy! Aby prawidłowo przetwarzać informację wzrokową, aktywność neuronalna musi być skoordynowana z tym przenoszeniem wzroku z miejsca na miejsce. Zespół naukowców z Uniwersytetu Medycznego w Cedar-Sinai postanowił bliżej przyjrzeć się tej zależności. Mianowicie sprawdził on, czy aktywność neuronalna związana z ruchem oczu jest zależna od obiektu, na który pada wzrok. Wyniki jego pracy, opublikowane na łamach prestiżowego czasopisma ‘Science Advances’, wskazały na istnienie takiej zależności. Co więcej, naukowcy udowodnili, że ruch oczu w kierunku specyficznego bodźca może stymulować aktywność ciała migdałowatego – obszaru mózgu odpowiedzialnego za wyzwalanie procesów pamięciowych i emocjonalnych.

Aby zmierzyć koordynację pomiędzy poruszeniami gałki ocznej a aktywnością neuronalną naukowcy zaprosili do udziału 13 pacjentów cierpiących na epilepsję. W związku z procesem diagnostycznym tej choroby, wszyscy uczestnicy przebywali w szpitalu, a w ich mózgi wszczepiony był zestaw mikroelektrod umożliwiający zlokalizowanie ognisk epileptycznych. Jednocześnie elektrody te pozwoliły naukowcom na pomiar aktywności pojedynczych komórek nerwowych oraz nasilenie poszczególnych fal mózgu. Zadaniem uczestników było naturalne oglądanie obrazów prezentowanych im na monitorze komputera. W pierwszej rundzie były to twarze ludzi i ssaków naczelnych oraz inne obiekty – kwiaty, samochody i kształty geometryczne. W kolejne sesji badani oglądali wyłącznie twarze ludzi i decydowali, czy już wcześniej je widzieli. Ponadto w trakcie całej procedury ruchy oczu badanych monitorowały niewielkie kamery. Dzięki temu naukowcy mogli powiązać aktywność neuronalną z przemieszczaniem się wzroku i procesami pamięciowymi.

Analiza zebranych danych ujawniła, że za każdym razem gdy oczy kierowały się w stronę bodźca zawierającego ludzką twarz – lecz nie żaden inny typ obrazu – zwiększała się aktywność specyficznych komórek ciała migdałowatego. Co więcej, gdy tylko te “neurony twarzy” wysłały swój sygnał, odpowiadały na niego fale o częstotliwości theta, zarejestrowane w hipokampie. Ta struktura mózgu, będąca częścią kory starej mózgu, jest związana z wytwarzaniem i modyfikowaniem wspomnień. Natomiast fale theta (3-8 Hz) są powiązane 3–7 Hz lub 4–8 Hz) z wydobywaniem informacji z pamięci oraz ze zdolnością kontroli reakcji na bodźce. Szczegółowa analiza danych zebranych w pierwszej rundzie wykazała, że im szybciej wzrastała aktywacja neuronów twarzy, tym bardziej zwiększało się prawdopodobieństwo, że uczestnik zapamięta zdjęcie twarzy. Natomiast gdy te komórki reagowały wolniej, badani mieli większe trudności z późniejszym przypomnieniem sobie tego zdjęcia. Ponadto analiza danych zebranych w drugiej sesji ujawniła kolejne aspekty komunikacji między komórkami ciała migdałowatego i hipokampa. Otóż gdy uczestnik spoglądał na twarz, którą już pamiętał, aktywność neuronów twarzy była wolniejsza niż w przypadku postrzegania nowego bodźca. Ten rezultat pozwala sądzić, że rolą komórek twarzy jest aktywacja hipokampa w celu zapamiętania nowej informacji, potencjalnie istotnej w kontekście społecznym.

“Naszym zdaniem te wyniki odzwierciedlają mechanizm, dzięki któremu ciało migdałowate przygotowuje hipokamp na nadejście informacji, którą warto zapamiętać. W końcu twarze należą do najważniejszych bodźców społecznych. Patrząc na nie, podejmujemy wiele istotnych decyzji – np. odnośnie stanu emocjonalnego drugiej osoby lub jej zaangażowania we współpracę z nami, albo tego, czy już się znamy” – podkreśla Ueli Rutishauser, autor badania i dyrektor Centrum Neuronaukowego na Uniwersytecie Medycznym w Cedar-Sinai.

Dotychczas wykazano zależność między aktywnością fal theta i ruchami gałek ocznych jedynie u małp. Wyniki tego badania dokumentują istnienie podobnego mechanizmu także u człowieka. Ponadto ujawniają selektywność tego procesu w obliczu postrzegania twarzy. Co więcej, te rezultaty pozwalają sądzić, że zaburzenie zapamiętywania lub rozpoznawania twarzy – charakterystyczny objaw spektrum autyzmu – może wynikać z zakłóceń komunikacji pomiędzy ciałem migdałowatym i hipokampem. Zatem przywrócenie optymalnego przesyłania informacji na tym szlaku neuronalnym jest potencjalnym narzędziem w terapii zaburzeń interakcji społecznych, w tym autyzmu.

Bibliografia

Staudigl, Tobias et al. Saccade-related neural communication in the human medial temporal lobe is modulated by the social relevance of stimuli.Science advances, 2022

Udostępnij:
Facebook
Twitter
LinkedIn

Ostatnie wpisy:

Podziel się opinią!

polecane wpisy:

Dzieci powinny czytać

W młodym wieku zachodzą kluczowe procesy plastyczności neuronalnej, które są istotne dla rozwoju mózgu. Dlatego warto wspierać u dzieci zachowania kształtujące ich rozwój, ponieważ mogą okazać się korzystne w dorosłym życiu. Przykładem takiego zachowania jest czytanie książek, czyli jedna z...

Kondycja wątroby a funkcje poznawcze

Przewlekłe choroby wątroby są coraz to bardziej powszechne w społeczeństwie. W ich przebiegu obserwuje się postępujące zmiany polegające na stopniowym zastępowaniu prawidłowego miąższu wątroby tkanką włóknistą, co prowadzi do zaburzeń struktury i funkcji tego narządu. Coraz więcej doniesień naukowych wskazuje,...

Jak białka pomagają spać

Sen pojawił się na wczesnym etapie ewolucji zwierząt i pełni podobną funkcję u wielu gatunków. Zarówno jego długość, jak i jakość jest ważna dla zachowania zdrowia. Jakość snu określana jest m.in. na podstawie częstotliwości i ilości wybudzeń w ciągu nocy....

Archiwum: