Naukowcy odkrywają nową klasę komórek pamięci do zapamiętywania twarzy

Naukowcy odkrywają nową klasę komórek pamięci do zapamiętywania twarzy

Naukowcy od dawna na próżno szukali klasy komórek mózgowych, które mogłyby wyjaśnić trzewny przebłysk rozpoznania, jaki odczuwamy, gdy widzimy bardzo znajomą twarz, taką jak u naszych babć. Jednak proponowany „neur babci” – pojedyncza komórka na skrzyżowaniu percepcji sensorycznej i pamięci, zdolna do nadania priorytetu ważnej twarzy przed motłochem – pozostał nieuchwytny. Teraz nowe badania ujawniają klasę neuronów w obszarze bieguna skroniowego mózgu, które łączą percepcję twarzy z pamięcią długotrwałą. To nie do końca apokryficzny neuron babci, a nie pojedyncza komórka, to populacja komórek, które zbiorowo pamiętają twarz babci. Odkrycia opublikowane w Science jako pierwsze wyjaśniają, w jaki sposób nasze mózgi wpajają twarze tych, których kochamy. „Kiedy zajmowałem się neuronauką, jeśli chciałeś ośmieszyć czyjś argument, odrzuciłbyś go jako „tylko kolejny neuron babci” – hipotetyczny, który nie mógł istnieć – mówi Winrich Freiwald, profesor neurobiologii i zachowania na Uniwersytecie Rockefellera. . „Teraz, w niejasnym i słabo zbadanym zakątku mózgu, znaleźliśmy coś najbliższego neuronowi babci: komórki zdolne do łączenia percepcji twarzy z pamięcią”.
Czy widziałem już tę twarz?
Pomysł neuronu babci pojawił się po raz pierwszy w latach 60. XX wieku jako teoretyczna komórka mózgowa, która sama z siebie kodowałaby konkretną, złożoną koncepcję. Jeden neuron do pamięci babci, drugi do pamięci matki i tak dalej. W istocie pojęcie stosunku jeden do jednego między komórkami mózgowymi a obiektami lub pojęciami było próbą rozwiązania zagadki, w jaki sposób mózg łączy to, co widzimy z naszymi długotrwałymi wspomnieniami. Od tego czasu naukowcy odkryli wiele neuronów czuciowych, które specjalizują się w przetwarzaniu informacji o twarzy, oraz tyle samo komórek pamięci przeznaczonych do przechowywania danych z osobistych spotkań. Ale neuron babci – a nawet komórka hybrydowa zdolna do łączenia wzroku z pamięcią – nigdy się nie pojawiła. „Oczekuje się, że do tej pory już mielibyśmy to na głowie”, mówi Freiwald. „Daleko od tego! Nie mieliśmy jasnej wiedzy o tym, gdzie i jak mózg przetwarza znajome twarze”. Niedawno Freiwald i współpracownicy odkryli, że niewielki obszar w obszarze bieguna skroniowego mózgu może być zaangażowany w rozpoznawanie twarzy. Tak więc zespół wykorzystał funkcjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym jako przewodnik do przybliżania regionów TP dwóch małp rezus i zarejestrował sygnały elektryczne neuronów TP, gdy makaki oglądały obrazy znajomych twarzy (które widzieli osobiście) i nieznanych. twarze, które widzieli tylko wirtualnie, na ekranie. Zespół odkrył, że neurony w regionie TP są wysoce selektywne, reagując na twarze, które badani widzieli wcześniej, silniej niż te nieznane. A neurony były szybkie – rozróżniały znane i nieznane twarze natychmiast po przetworzeniu obrazu. Co ciekawe, komórki te reagowały trzykrotnie silniej na znajome niż na nieznane twarze, mimo że badani w rzeczywistości wielokrotnie widzieli te nieznane twarze wirtualnie na ekranach. „Może to wskazywać na znaczenie poznania kogoś osobiście” – mówi neurobiolog Sofia Landi, pierwsza autorka artykułu. „Biorąc pod uwagę tendencję do wirtualizacji, ważne jest, aby pamiętać, że twarze, które widzieliśmy na ekranie, mogą nie wywoływać takiej samej aktywności neuronalnej, jak twarze, które spotykamy osobiście”.
Gobelin babć
Odkrycia stanowią pierwszy dowód istnienia hybrydowej komórki mózgowej, podobnej do legendarnego neuronu babci. Komórki regionu TP zachowują się jak komórki czuciowe, z niezawodną i szybką odpowiedzią na bodźce wzrokowe. Ale zachowują się również jak komórki pamięci, które reagują tylko na bodźce, które mózg widział wcześniej – w tym przypadku znajome osoby – odzwierciedlając zmianę w mózgu w wyniku przeszłych spotkań. „To bardzo wizualne, bardzo zmysłowe komórki – ale podobne do komórek pamięci” – mówi Freiwald. „Odkryliśmy związek między domenami zmysłów i pamięci”. Ale komórki nie są, ściśle mówiąc, neuronami babci. Zamiast jednej komórki kodującej pojedynczą znajomą twarz, komórki regionu TP wydają się działać wspólnie, jako zbiorowość. „To ‘obszar twarzy babci’ w mózgu” – mówi Freiwald. Odkrycie regionu TP w sercu rozpoznawania twarzy oznacza, że ​​naukowcy mogą wkrótce rozpocząć badanie, w jaki sposób te komórki kodują znajome twarze. „Możemy teraz zapytać, w jaki sposób ten obszar jest połączony z innymi częściami mózgu i co się dzieje, gdy pojawia się nowa twarz” – pyta Freiwald. „I oczywiście możemy zacząć badać, jak to działa w ludzkim mózgu”. W przyszłości odkrycia mogą mieć również znaczenie kliniczne dla osób cierpiących na prozopagnozję lub ślepotę, stan izolujący społecznie, który dotyka około jednego procenta populacji. „Osoby z ślepotą twarzy często cierpią na depresję. Może to być wyniszczające, ponieważ w najgorszych przypadkach nie mogą nawet rozpoznać bliskich krewnych” – mówi Freiwald. „To odkrycie może pewnego dnia pomóc nam w opracowaniu strategii, które im pomogą”.

science