Esileht > ajuteadus, Üritused > Dynaamiline neuroteadus

Dynaamiline neuroteadus

Annika k2is kuulamas Neuroteaduse aastakohtumisele eelnenud tunduvalt pisemat kohtumist, kus r22giti sellest, et puhkav aju tegelikult kunagi ei puhka. Kuna Annika oli eriti heas kirjutamisvormis just vastava yrituse teise p2eva syndmuste kohta, siis edastan nad siia … ja t2nan Annikat kokkuv6tte eest!

Päev algas Eugene Izhikevichi ettekandega tema suurejoonelisest aju simulatsioonist Tegu on Blue Brain Project’ist ambitsioonikama asjaga, kuna kortikaalsete kolumnite simuleerimisele lisaks on plaan sinna lisada taalamokortikaalne süsteem ja lõpuks jõuda terve aju emuleerimiseni. Erinevalt Blue Brainist jätab ta kõrvale ioonkanalite taseme.

Üksikute neuronite tasemel oli simulatsioon nii realistlik, et kohalolnud neuroteadlased, kes iga päev üksikute neuronite aktiivsuse salvestamisega tegelevad, ei suutnud vahet teha simulatsiooni ja reaalse neuroni tekitatud aktsioonipotentsiaalide vahel – ja nii kolmel erineval juhul! Mudel kasutab põhimõtteliselt kaht suhteliselt lihtsat valemit: üht lihtsate aktsioonipotentsiaalide arvutamiseks, teist süsteemi müra lisamiseks. Modulaatoritena on mudelisse lisatud ka atsetüülkoliin ja dopamiin. Izhikevichi väitel pidi selle mudeliga saama ka lühiajalise plastilisuse. Nüüd, kui lisada mudelile DTI või SPECT-skänniga saadud ühenduste muster reaalsest inimajust , peaks juba päris palju infot olema. Selle heaks rakenduseks oleks anatoomiaatlase väljavahetamine konkreetse inimese aju virtuaalse mudeli vastu, kus oleks täpselt näha, mida ühe või teise piirkonna defitsiit või mõjutamine kaasa tooks.

Suurim simulatsioon, mida nad proovisid, oli 10∧11 neuronit ja 10∧15 sünapsit, et simuleerida 1 sekund selle mudeli aktiivsust, läks vaja 50 päeva ja 27 arvutit. Muide, 2046 aastal peaks piisama vaid ühest arvutist (ilmselt tugineb see arvutus Moore’i seadusele).

Earl Miller rääkis, kuidas kodeeritakse lühimälus kahte erinevat objekti. Nimelt, kui ahvidele esitada vaheldumisi tühja ekraaniga üksteise järel kaks objekti, siis fiksatsioonipunktis tekivad gamma-ostsillatsioonid (32 Hz kandis), mis mõlema objekti esitamisel kaovad ning ilmuvad uuesti tühja ekraani ajal. Nad uurisid, kas esitatud objektide kodeerimisel võiks olla seost gammasageduse faasiga ja leidsid, et mõlema objekti kohta on rohkem infot depolarisatsioonifaasis. Huvitav oli aga see, et 1. objekti info ilmnes varasemas faasiosas kui 2. objekti info, sellisel moel on otstarbekas kodeerida objektide ajalist järjekorda. Kui aga ahv teeb vea, siis gamma- sükronisatsioon on samasugune, kuid objekte kodeerivad faasid kattuvad, kuigi faaside keskmine jääb samaks. See võib ka seletada, miks me ei suuda lühimälus opereerida palju rohkema kui 4 objektiga – neid kodeerivad faasid kattuksid omavahel liiga suures ulatuses ja muutuksid eristamatuks. Seda katset on blogis kirjeldatud siin.

Tema ettekande teine osa puudutas seda, kas LFP-de ostsillatoorne sünkronisatsioon mängib rolli visuaalse tähelepanu juures. Ülalt-alla tähelepanu juures leidsid nad koherentsuse 22-34 Hz juures, alt-üles tähelepanu puhul 35-55Hz juures. Kui ahvid pidid tegema seriaalse visuaalse otsingu ülesannet, siis selgus, et nad teevad seda alati kellaosuti suunas (ja alustavad miskipärast enamasti kella 4 kandist). Iga samm kestis u 40ms ja tähelepanu suunati järgmisse ruumipunkti keskmiselt võnkumise positiivse faasi tipul. Kui tähelepanu liikumine on seotud aeglasemate ostsillatsioonidega, on ka tähelepanu liikumine (shift) aeglasem. Seega tähelepanu liigutamine ruumis on faasisõltuvad ostsilleerivast gamma-aktiivsusest.

Ariel Tambini rääkis sellest, kuidas lisaks sellele, et unes korratakse päevaseid tegevusi, “jooksutab” aju selliseid kordusi ka ärkvel puhkeolekus. Nii et ärkvel puhkav aju ei puhkagi!

Tekkis mõte, et huvitav, mis juhtub une ajal, kui neid vahetult ülesande-järgseid “jooksutamisi” kuidagi takistada — kas siis üldse jõuab aju selleni, et neid mustreid unes jooksutada ja nii pikaajalisse mällu konsolideerida?

Yuval Nir, kes hetkel töötab koos Giulio Tononiga, rääkis funktsionaalsest konnektiivsusest nägemissüsteemis. Katseisikud pidid lebama fMRI skänneris 2 minuti kaupa vaheldumisi silmad kinni ja silmad lahti. Silmad lahti ajavahemikes näidati neile vahelduvalt maja- ja näopilte. fMRI-s olid selgelt eristatavad kõrge amplituudiga lained. Huvitav oli aga see, et silmad kinni tingimustes tekkisid samasugused kõrge amplituudiga lained mõlemas ajupoolkeras (interhemisfääriline korrelatsioon oli tugev)

sellest, et epilepsiapatsientidele, kellele olid 7-10 päevaks implanteeritud ajusisesed elektroodid, näidati lõiku filmist “Good, bad and ugly” ja otsiti korrelatsiooni auditoorsest korteksist. Leiti samuti korrelatsioon aktivatsioonis ajupoolkerade vahel. Üksikneuronite aktiivsus korreleerus LFP-dega väga tugevalt (korrelatsioonikoefitsient 0.84). Ags kui patsient vaatas sama lõiku uuesi mõne minuti pärast, varieerusid korrelatsioonid väga suures ulatuses. Ehk oli see tingitud aju erinevast seisundist filmilõigu esitamise ajal? Ja kui üksikneuron oli korrelatsioonis LFP gamma-ostsillatsioonidega, siis olid seda ka tema naaberneuronid.

ja et une ajal on poolkerade vahel korrelatsioon BOLD- signaalide vahel homotoopsetes (ehk siis sama funktsiooni täitvates) piirkondades. Ka väga aeglased lained on funktsionaalselt selektiivsed ja ajupoolkerade vahel korrelatsioonis. fMRI-s on need lained väga sarnased, kuigi võivad tekkida erinevatel põhjustel.

teadvuse muutunud seisundi korral on interhemisfäärilised korrelatsioonid madalamad. Locked-in patsiendid näitavad tervetele sarnast korrelatsiooni. Ühel uuritud vegetatiivses seisundis patsiendil oli ülalmainitud korrelatsioon ebatavaliselt kõrge, see patsient tuli varsti teadvusele. Pole aga teada, kui palju need korrelatsioonid peegeldavad kognitiivset aktiivsust ajus või kas on hoopis tegemist närviteede seesmise omadusega.

ja sellest, et igas ajupiirkonnas on neuroneid, mis on tugevalt seotud aeglaste lainetega. On olemas ka globaalseid aeglasi laineid, kuid neid esineb harva. Enamus aeglastest lainetest on lokaalse iseloomuga, mis tähendab, et erinevates ajupiirkondades on “up” ja “down” olekud erinevatel ajahetkedel. Samasugune lokaalsuse/globaalsuse jaotus kehtib unespindlite puhul (enamik spindleid tekib vaid 40%-s ajupiirkondadest)

Lähen veel pühapäeval nende postreid vaatama (kui just millegi väga olulisega ei kattu) — pidid olema nr. 300.4 ja 300.5

Viimane esineja oli Matthew Wilson, kes rääkis mälu mehhanismidest. Kui paigutada elektroodid koharakkudesse ja kaardistada nende laenglemispiirkonnad ruumis, on võimalik öelda, milline oli roti liikumistrajektoor, vaadates neuronite laenglemise järjestust. Tõsi, lihtsamini toimib see kitsa koridori puhul, avatud välja puhul tuleb välja pigem tõenäosuslik trajektoor. Ka koridori puhul oli näha, et üks kindel neuron laengles seina ääres, kuid mida keskemale, seda rohkem muutus roti asukoht konkreetse ruumipunkti asemel laiemaks ruumialaks. Kui rott jookseb läbi labürindi, siis hilisemas unes on võimalik tuvastada, et tema aju mängib seda sama laenglemisjärjestust uuesti läbi. Aga roti aju mängib seda sama järjestust läbi ka ärkvel puhkeolekus peale labürindi läbimist, kusjuures miskipärast vahel ka tagurpidi.

Nende järjestuste reaktivatsioon NREM unes on korrelatsioonis hipokampuses tekkivate teravate lainetega (sharp wave ripples), mis võnguvad teeta-sagedusel ning sellised teravad lained tekkisid ka ärkvel puhkeolekus. On teada, et värsked mälujäljed sõltuvad rohkem hipokampusest, ajapikku “nihkuvad” nad korteksisse ja nende sõltuvus hipokampusest väheneb. Wilson ütleb, et hipokampus võiks olla see “liim”, mis seob üksikud mälujäljed kokku sündmusteks tihedas hipokampuse ja korteksi vahelises interaktsioonis. Ja siit edasi, et mõtlemine ja unenäod võiks olla omavahel seotud…

Rubriigid:ajuteadus, Üritused
  1. Kristjan
    november 14, 2010, 2:32 p.l.

    Jaan, välismaal võid täpitähtede jaoks seda kasutada: http://www.tapitahed.ee😉

  1. No trackbacks yet.

Lisa kommentaar

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Muuda )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Muuda )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Muuda )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Muuda )

Connecting to %s