Zurückbehaltene motorische Fähigkeiten im Zusammenhang mit der Aktivität einzelner Neuronen

Das lernen Die in dieser Zusammenfassung behandelten Informationen wurden auf bioRxiv.org als Preprint veröffentlicht und wurden noch nicht von Experten begutachtet.

Die zentralen Thesen

  • Die Analyse stereotyper Verhaltensmuster mit Aufzeichnungen der Aktivität einzelner Neuronen im motorischen Kortex und im dorsolateralen Striatum zeigt, dass die Dynamik neuronaler Schaltkreise auf der Ebene einzelner Neuronen sehr stabil ist.

  • Stabile Single-Unit-Aktivität in motorischen Schaltkreisen ist am erlernten Fahrverhalten beteiligt.

  • Die geringe Drift in der aufgabenbezogenen neuronalen Aktivität könnte auf eine gleichzeitige langsame Drift in einem Verhalten zurückzuführen sein.

  • Beim angeborenen Verhalten sind auch die neuronalen Korrelate des Verhaltens stabil und nicht direkt von motorischen Schaltkreisen abhängig.

Warum das wichtig ist

  • In einem Nervensystem, das sich in ständigem Fluss befindet, werden wiederholte motorische Fähigkeiten in motorischen Schaltkreisen des Gehirns gespeichert und stabil aufrechterhalten und können zuverlässig ausgeführt werden, aber es ist wenig bekannt, wie diese Fähigkeiten im Laufe der Zeit bestehen bleiben.

  • Diese Studie befasste sich mit der Frage, wie etabliertes Verhalten durch die Aktivität einzelner Neuronen in festen Schaltkreisen beibehalten und stabil produziert wird.

Studiendesign

  • Um zu untersuchen, ob stereotypes motorisches Verhalten durch eine stabile Dynamik einzelner Neuronen angetrieben wird, wurden zwei Hauptknoten des motorischen Systems, die am Erwerb motorischer Fähigkeiten beteiligt sind, der motorische Kortex und das dorsolaterale Striatum, untersucht.

  • Tiertraining und Datenerfassung wurden unter Verwendung von sechs Ratten durchgeführt, die in einem automatisierten Heimkäfigsystem auf Hebeldrückaufgaben trainiert wurden.

  • Um alle experimentellen Daten zu analysieren, wurde eine zeitverzerrte neuronale Aktivität unter Verwendung von stückweisem linearem Warping durchgeführt.

  • Ein rekurrentes neuronales Netzwerkmodell wurde verwendet, um zu bestimmen, ob langfristige Single-Unit-Aufzeichnungen erforderlich waren.

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Wichtigste Ergebnisse

  • Motorische Erinnerungen werden erhalten, indem stabile aufgabenbezogene Aktivitätsmuster in einzelnen Neuronen aufrechterhalten werden.

  • Die aufgabenorientierte Aktivität von Neuronen sowohl im motorischen Cortex als auch im dorsolateralen Striatum war über die Zeit konsistent.

  • Drift in der neuralen Aktivität wird durch sich langsam änderndes Verhalten angetrieben. Die Verhaltensdrift wurde mit der aufgezeichneten Drift der neuronalen Aktivität korreliert, was darauf hindeutet, dass die neuronale Drift durch kleine, aber systematische Verhaltensänderungen erklärt werden könnte.

  • Die Beobachtungen erstrecken sich auf angeborenes Verhalten, was darauf hindeutet, dass stabile sensomotorische Schaltkreise dem stereotypen Verhalten zugrunde liegen. Neurale Aktivitätsmuster, die mit angeborenem Verhalten verbunden sind, sind über lange Zeiträume stabil, ähnlich wie erlernte motorische Fähigkeiten.

Einschränkungen

Offenlegung

Dies ist eine Zusammenfassung einer Preprint-Forschungsstudie, “ Langzeitstabilität der Aktivität einzelner Neuronen im motorischen System ,“ verfasst von Forschern der Harvard University, Department of Organismic and Evolutionary Biology and Centre for Brain Science, Cambridge, Massachusetts, und der University of Cambridge, Computational and Biological Learning Lab, Department of Engineering, Cambridge, England, auf bioRxiv, bereitgestellt von Medscape. Diese Studie wurde noch nicht von Experten begutachtet. Der vollständige Text der Studie ist auf bioRxiv.org zu finden.

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