Gelombang Otak Buat Peta Dalaman Persekitaran Kami

Getaran elektrik (aktiviti gelombang berirama) di otak mungkin memainkan peranan penting dalam kemampuan kita menavigasi dunia fizikal dan menyimpan kenangan berdasarkan pengalaman ini, menurut satu kajian di University of California, San Diego.

Penemuan ini dapat membantu para saintis memahami punca penyakit neurologi seperti Alzheimer.

Di bahagian otak tertentu, neuron yang disebut sel grid sebenarnya membuat sejenis peta dalaman dunia luar. Untuk melakukan ini, mereka memerlukan ayunan elektrik tepat pada masanya dari bahagian otak yang lain untuk berfungsi sebagai sejenis alat pacu jantung neural.

"Karya ini adalah yang pertama untuk menunjukkan bahawa aktiviti berayun mempunyai fungsi yang jelas di kawasan otak yang menyimpan ingatan," kata Dr Stefan Leutgeb, penolong profesor biologi di UCSD yang mengetuai pasukan penyelidik.

Komponen otak yang penting untuk ingatan - hipokampus dan korteks entorhinal yang berdekatan - adalah antara kawasan otak pertama yang merosot dalam penyakit Alzheimer, yang membawa kepada masalah seperti kehilangan ingatan dan disorientasi. Kedua-dua kawasan otak ini menempatkan tiga jenis neuron yang membantu mewujudkan kenangan spasial dan juga maklumat ruang yang diperlukan untuk kenangan episodik mengenai pengalaman hidup.

Leutgeb dan rakan penyelidik mengukur aktiviti elektrik sel grid pada tikus yang diminta untuk meneroka kawasan seluas empat kaki.

Sel grid ini, yang terletak di korteks entorhinal, membuat dan menahan representasi dalaman dari persekitaran luaran. Perwakilan ini adalah peta seperti grid yang terdiri daripada mengulangi segitiga sama sisi yang mengisi ruang dalam corak heksagon. Ketika haiwan itu menavigasi persekitaran luarnya, sel grid tertentu di otaknya menjadi aktif apabila kedudukan haiwan itu bertepatan dengan salah satu bucu yang sesuai di peta "dalaman" nya.

"Penemuan kami merupakan tonggak utama dalam memahami pemprosesan memori, dan mereka akan memandu usaha untuk mengembalikan fungsi memori ketika sel-sel di korteks entorhinal rusak," kata Leutgeb.

Para penyelidik akan menghentikan input berayun dengan memanipulasi sel alat pacu jantung tertentu di otak; mereka mendapati bahawa ini mencetuskan kemerosotan peta persekitaran grid yang ketara. Menariknya, isyarat otak yang menunjukkan lokasi tepat dan juga isyarat kompas tidak terganggu semasa proses ini.

"Telah dikira bahawa hippocampus berada di bawah kendali korteks entorhinal, jadi ada anggapan bahawa sel grid akan memberikan dampak yang sangat besar pada sel tempat. Kami terkejut melihat bagaimana fungsi sel tempat dipertahankan dalam menghadapi gangguan yang signifikan dalam fungsi sel grid, ”kata Leutgeb.

"Hasil penting ini menunjukkan bahawa, secara umum, anda dapat menghilangkan sejumlah besar maklumat masuk ke rangkaian otak tanpa rangkaian otak kehilangan sebahagian besar fungsinya," tambahnya. "Implikasi dari penemuan ini adalah bahawa memulihkan fungsi memori tidak memerlukan kita memasang semula rangkaian saraf yang rosak, sebaliknya kita dapat memperoleh kembali fungsi dengan memelihara atau memulihkan komponen utama."

"Penemuan kami adalah langkah utama untuk mengenal pasti komponen-komponen utama ini dalam usaha memelihara fungsi memori pada penuaan individu dan pada pesakit dengan penyakit neurodegeneratif," katanya.

Penyelidikan ini diterbitkan dalam jurnal terbitan 29 April Sains. Para saintis dari Universiti Boston melaporkan penemuan serupa dalam makalah pendamping dalam isu yang sama.

Sumber: Universiti California