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Wissenschaftler finden Hinweise, wie das Gehirn Ablenkungen ausfiltert
Die Forscher glauben, dass sie herausgefunden haben, welcher Teil des Gehirns den Menschen hilft, Ablenkungen zu ignorieren Natur.
Forscher haben neue Erkenntnisse darüber, was Ablenkungen verursacht.
Die Studie könnte helfen, zu verstehen, wie Defekte im Thalamus den Symptomen von Patienten mit Autismus, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) und Schizophrenie zugrunde liegen können.
Vor drei Jahrzehnten schlug Dr. Francis Crick vor, dass der Thalamus "Licht auf Regionen des Cortex wirft", was sie für die anstehende Aufgabe vorbereitet und den Rest der Gehirn-Schaltkreise in Dunkelheit im Leerlauf lässt.
Seniorautor Dr. Michael Halassa, PhD, vom Langone Medical Center der New York University, erklärt, dass Menschen nur einen sehr kleinen Prozentsatz eintreffender Sinnesreize verwenden, um ihr Verhalten zu lenken, und dabei das Unwichtige herausfiltern.
Bei vielen neurologischen Störungen kann diese Filterfunktion unterbrochen sein, was zu einem Mangel an Kontrolle über den sensorischen Input führt, so dass das Gehirn überlastet wird.
Neurowissenschaftler haben lange geglaubt, dass der präfrontale Kortex (PFC), ein Bereich ganz vorne im Gehirn, auswählt, auf welche Informationen er sich konzentrieren sollte, aber wie dies geschieht, bleibt unbekannt.
Eine Theorie besagt, dass Neuronen im PFC Signale an Zellen in den sensorischen Kortexen senden, die sich am äußeren Teil des Gehirns befinden.
PFC-Neuronen können Signale an einen Ort tief im Gehirn senden
Dr. Halassas Team glaubt jedoch, dass stattdessen PFC-Neuronen Signale an inhalative thalamic reticular nucleus (TRN) -Zellen senden können, die sich tief im Gehirn befinden.
Um dies zu untersuchen, entwickelten sie einen Test, der Mäuse dazu brachte, Ablenkungen zu fokussieren und zu ignorieren.
Sie trainierten Mäuse, um entweder ein Licht oder einen Ton zu verwenden, um zu entdecken, welche von zwei Türen eine Milchbelohnung verbarg. Vor jeder Entscheidung hörten die Mäuse ein Geräusch und sagten ihnen, sie sollten das Licht oder den Ton voraussehen, der sie zur richtigen Tür führen würde. Sie mussten das richtige Stichwort verwenden und das Unwichtige ignorieren, um ihre Belohnung zu erhalten.
Die Forscher verwendeten genetisch modifizierte Mäuse, in denen bestimmte Neuronen mit Lichtstrahlen aktiviert oder gehemmt werden konnten.
Die Mäuse machten mehr Fehler, wenn Neuronen in der PFC während der Vorhersage des Hinweises zum Schweigen gebracht wurden. Sie wählten die falsche Tür als Antwort auf das Licht oder den Ton, was bedeutet, dass sie sich nicht konzentrieren konnten, wenn die PFC-Neuronen zum Schweigen gebracht wurden.
Im Gegensatz dazu hatte das Stummschalten der Neuronen des visuellen Kortex, des Teils des Gehirns, der visuelle Information verarbeitet, im Moment der Erwartung keine Auswirkung auf die Aufmerksamkeit.
Die Mäuse wählten die richtige Tür als Antwort auf einen hellen Hinweis. Entgegen früheren Annahmen scheinen Verbindungen zwischen PFC und sensorischen kortikalen Neuronen bei dieser Art von Aufmerksamkeit nicht beteiligt zu sein.
Sie testeten dann, ob die TRN-Zellen eine kritische Rolle spielten.
Als sie die TRN-Neuronen anstellten, die an der Vision beteiligt waren, während sie auf die Lichtmarkierung warteten, hatten die Mäuse Mühe, sich auf das Licht zu konzentrieren. Wenn die TRN-Sichtschaltung ausgeschaltet wurde, hatte sie den gegenteiligen Effekt. Jetzt bemühten sich die Mäuse, sich auf den Klang zu konzentrieren, aber nicht auf das Licht.
Das Team interpretierte dies dahingehend, dass die Deaktivierung des visuellen TRN irrelevanten visuellen Input ablenkender macht.
Der präfrontale Kortex und der Thalamus interagieren, um eine Ablenkung zu verhindern
Sie beobachteten auch, dass, wenn Mäuse sich auf das Licht konzentrieren mussten, die Aktivität im visuellen TRN abfiel und in dem Teil des Thalamus zunahm, der visuelle Inputs, den lateralen Geniculate Nucleus (LGN), verarbeitet.
Im Gegensatz dazu traten diese Änderungen nicht auf, wenn der PFC inaktiviert wurde.
Diese Befunde deuten darauf hin, dass der PFC die Aktivität im Thalamus verändert, um die Aufmerksamkeit auf visuelle Informationen zu lenken.
Um zu testen, ob Fluktuationen in TRN und LGN miteinander verknüpft sind, wurde eine neue Technik, die Chloridphotometrie, entwickelt.
Dies erlaubte den Forschern, direkt zu überwachen, wie viel Chlorid in Echtzeit in LGN-Neuronen eindrang, und zu sehen, wie Schaltprobleme im Maus-Thalamus zu Konzentrationsproblemen führen können.
Je mehr Chloridionen in ein Neuron flossen, desto gehemmter wurden die Mäuse. Bei Versuchen, bei denen Mäuse das Licht ignorieren und sich auf den Klang konzentrieren mussten, trat mehr Chlorid in das LGN ein und hemmte es.
James Gnadt, PhD, Programmdirektor am Nationalen Institut für neurologische Erkrankungen und Schlaganfälle (NINDS) von National Institutes of Health (NIH), sagt:
"Wir werden ständig von Informationen aus unserer Umgebung bombardiert. Diese Studie zeigt, wie die Schaltkreise des Gehirns entscheiden können, auf welche Sensationen man achten muss."
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