Home » Die neueste Forschung hat Auswirkungen auf das Verständnis von Sinnesstörungen und den Bau besserer Prothesen und Roboter, die ihre Bewegungen basierend auf dem, was sie berühren, verfeinern können – –

Die neueste Forschung hat Auswirkungen auf das Verständnis von Sinnesstörungen und den Bau besserer Prothesen und Roboter, die ihre Bewegungen basierend auf dem, was sie berühren, verfeinern können – –

by drbyos
0 comment

Während Sie diesen Artikel lesen, nehmen Berührungsrezeptoren in Ihrer Haut Ihre Umgebung wahr. Ihre Kleidung und Ihr Schmuck, der Stuhl, auf dem Sie sitzen, die Computertastatur oder das mobile Gerät, das Sie verwenden, sogar Ihre Finger, die sich unbeabsichtigt berühren – jede Berührung aktiviert Ansammlungen von Nervenzellen. Aber, es sei denn, ein Reiz ist besonders unerwartet oder erforderlich, um Ihnen bei der Orientierung Ihrer eigenen Bewegungen zu helfen, ignoriert Ihr Gehirn viele dieser Eingaben.

Jetzt haben Salk-Forscher entdeckt, wie Neuronen in einem kleinen Bereich des Säugetiergehirns dabei helfen, ablenkende oder störende Signale – insbesondere von den Händen – zu filtern, um geschickte Bewegungen zu koordinieren. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Wissenschaft am 14. Oktober 2021 kann Unterricht darüber geben, wie das Gehirn auch andere sensorische Informationen filtert.

„Diese Ergebnisse haben Auswirkungen nicht nur auf ein besseres Verständnis der Interaktion unseres Nervensystems mit der Welt, sondern auch darauf, dass wir lernen, bessere Prothesen und Roboter zu bauen und neuronale Schaltkreise nach Krankheiten oder Verletzungen effektiver zu reparieren“, sagt Eiman Azim, Assistenzprofessor in Salks Molecular Neurobiology Laboratory und William Scandling Developmental Chair.

Wissenschaftler wissen seit langem, dass zur Koordination geschickter Bewegungen, vom Werfen eines Balls bis zum Spielen eines Musikinstruments, Eingaben von den Händen erforderlich sind. In einem klassischen Experiment fiel es Freiwilligen mit narkotisierten, tauben Fingerspitzen extrem schwer, ein Streichholz aufzuheben und anzuzünden.

“Es gibt ein weit verbreitetes Missverständnis, dass das Gehirn ein Signal sendet und Sie nur die resultierende Bewegung ausführen”, sagt Azim. “Aber in Wirklichkeit integriert das Gehirn ständig Feedback-Informationen über den Zustand Ihrer Gliedmaßen und Finger und passt seine Ausgabe als Reaktion darauf an.”

Lesen Sie auch  Laut OIG hat CMS Medicare Advantage mit 3,4 Mio. USD überbezahlt

Wenn das Gehirn auf jedes Signal des Körpers reagieren würde, wäre es schnell überfordert – wie es bei einigen sensorischen Verarbeitungsstörungen der Fall ist. Azim und seine Kollegen wollten genau herausfinden, wie ein gesundes Gehirn es schafft, die taktilen Signale auszuwählen, die es berücksichtigen muss, um geschickte Bewegungen wie das Manipulieren von Objekten zu koordinieren.

Sie verwendeten eine Kombination von Werkzeugen bei Mäusen, um Zellen in einem kleinen Bereich im Hirnstamm zu untersuchen, dem so genannten Keilbeinkern, dem ersten Bereichssignal, das von der Hand in das Gehirn eindringt. Es war zwar bekannt, dass sensorische Informationen durch den Nukleus cuneat übertragen werden, aber das Team entdeckte, dass eine Reihe von Neuronen in dieser Region tatsächlich steuert, wie viele Informationen von den Händen schließlich an andere Teile des Gehirns weitergegeben werden. Durch die Manipulation dieser Schaltkreise, um mehr oder weniger taktiles Feedback zu ermöglichen, könnte Azims Team beeinflussen, wie Mäuse geschickte Aufgaben ausführen – wie das Ziehen eines Seils oder das Erlernen des Unterscheidens von Texturen – um Belohnungen zu verdienen.

“Der Keilriemen wird oft als Relaisstation bezeichnet, als ob Informationen nur durch ihn hindurchgehen würden”, sagt Staff Researcher James Conner, Erstautor der neuen Arbeit. “Aber es stellt sich heraus, dass in dieser Struktur tatsächlich sensorische Informationen moduliert werden.”

Conner und Azim zeigten weiter, wie verschiedene Teile des Kortex bei Mäusen – die Region, die für komplexeres, adaptives Verhalten verantwortlich ist – wiederum die Neuronen des Keilriemens steuern können, um zu bestimmen, wie stark sie sensorische Informationen aus den Händen filtern .

Lesen Sie auch  Verfügt Ottawa über einen Mangel an Impfstoffen?

Trotz jahrzehntelanger Arbeit fällt es den meisten Prothesen und Robotern heute schwer, flink zu sein und kleine, präzise Handbewegungen auszuführen. Azim und Conner sagen, dass ihre Arbeit dazu beitragen könnte, bessere Prozesse zu entwickeln, um sensorische Informationen von künstlichen Fingern in diese Art von Systemen zu integrieren, um ihre Fingerfertigkeit zu verbessern. Es könnte auch Auswirkungen auf das Verständnis von Störungen der sensorischen Verarbeitung haben oder auf die Fehlersuche im Gehirn, wenn der Fluss sensorischer Informationen aus dem Gleichgewicht gerät.

„Sensorische Systeme haben sich zu einer sehr hohen Empfindlichkeit entwickelt, um die Schutzreaktionen auf externe Bedrohungen zu maximieren. Aber unsere eigenen Aktionen können diese sensorischen Systeme aktivieren und dadurch Rückkopplungssignale erzeugen, die unsere beabsichtigten Aktionen stören können“, sagt Conner.

„Wir werden ständig mit Informationen aus der Welt bombardiert, und das Gehirn braucht Wege, um zu entscheiden, was durchkommt und was nicht“, sagt Azim. „Es geht nicht nur um taktiles Feedback, sondern auch um visuelles und olfaktorisches und auditives, Temperatur und Schmerz – die Lektionen, die wir über diese Schaltung lernen, gelten wahrscheinlich auch für die allgemeine Art und Weise, wie das Gehirn diese Arten von Feedback moduliert.“

Andere Autoren waren Andrew Bohannon, Masakazu Igarashi, James Taniguchi und Nicholas Baltar von Salk.

Quelle der Geschichte:

Materialien zur Verfügung gestellt von Salk-Institut. Hinweis: Der Inhalt kann hinsichtlich Stil und Länge bearbeitet werden.

.

You may also like

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.