Os neurocientistas identificaram um novo caminho pelo qual várias áreas cerebrais se comunicam dentro do corpo estriado do cérebro. Os resultados ilustram conexões estruturais e funcionais que permitem ao cérebro usar o aprendizado de reforço para tomar decisões espaciais. Saber como esses caminhos específicos trabalham juntos fornece insights cruciais sobre como a aprendizagem ocorre. Também poderia levar a melhores tratamentos para a doença de Parkinson.
Mente e Célebro
Os neurocientistas identificam uma nova forma de comunicação entre várias áreas cerebrais
Os neurocientistas da Universidade Carnegie Mellon identificaram um novo caminho pelo qual várias áreas cerebrais se comunicam dentro do corpo estriado do cérebr
Publicado em Journal of Neuroscience, os resultados ilustram conexões estruturais e funcionais que permitem ao cérebro usar o reforço aprendizado para tomar decisões espaciais, como o dorsolateral prefrontal (DLPFC), o córtex orbitofrontal (OFC) eo córtex parietal posterior (PPC).
A comunicação entre essas regiões é importante para habilidades como como um jogador de beisebol é capaz de estimar onde balançar o seu morcego ou como uma pessoa encontra um carro em um grande parque de estacionamento cheio de carros similares.
Saber como esses caminhos específicos trabalham juntos fornece insights cruciais sobre como a aprendizagem ocorre. Também poderia levar a melhores tratamentos para a doença de Parkinson.
"Ao entender exatamente como esses sistemas se comunicam juntos, podemos chegar a uma melhor compreensão de como esses sistemas operam no cérebro saudável, mas também começar a entender como na doença de Parkinson diferentes tipos de sistemas 'cascata', ou começar com um sintoma Como a disfunção motora e mudar para outro como memória ou problemas de tomada de decisão ", disse Timothy Verstynen , professor assistente de psicologia e membro do corpo docente do Centro para a Base Neural de Cognição (CNBC) na CMU Dietrich College of Humanities and Social Sciences.
A esperança é que mais conhecimento de como a conectividade está relacionada ao comportamento ajudará cientistas a desenvolver intervenções terapêuticas que se concentram no fortalecimento de caminhos potencialmente enfraquecidos ou danificados.
Para o estudo, Verstynen e Kevin Jarbo , um Ph.D. Estudante em psicologia, utilizou imagens de espectro de difusão e tecnologia de fibra para analisar imagens cerebrais coletadas de 60 adultos saudáveis. As técnicas de imagem avançadas permitiram que Verstynen e Jarbo visualizassem os caminhos da substância branca do DLPFC, OFC e PPC.
Eles descobriram que os caminhos de todas as três áreas projetadas para áreas semelhantes dentro de uma região do prosencéfalo chamado estriado, uma parte dos caminhos dos gânglios da base que são mais comumente associados com a doença de Parkinson. Os padrões foram consistentes em todos os participantes.
Os pesquisadores seguiram a análise de conectividade estrutural com uma análise de conectividade funcional usando imagens fMRI de estado de repouso.
Os resultados mostraram que as zonas de convergência não estavam apenas estruturalmente conectadas, mas funcionalmente conectadas. Mais importante ainda, as áreas na superfície do cérebro em todas as três áreas corticais mostraram uma elevada sobreposição de estrutura e conectividade funcional.
"Nossas descobertas sugerem que pode haver uma rede estrutural e funcional no cérebro que nos permite integrar informações sobre onde estamos focalizando nossa atenção em nosso ambiente visuoespacial com sinais de recompensa e punição associados com nossas escolhas de ação passadas para aprender a Atualizar e, esperamos, melhorar, nossas decisões de ação futura ", disse Jarbo.
A implicação adicional para este estudo é uma compreensão mais profunda de como a aprendizagem de reforço ocorre.
"Muitos modelos do processo de aprendizado de reforço assumem que os sinais de recompensa do córtex orbitofrontal convergem com informações de outras áreas. Estes foram mostrados para ser verdadeiro para outras regiões do córtex pré-frontal. Somos os primeiros a mostrar que a informação da atenção espacial do córtex parietal também pode contribuir para este processo ", disse Verstynen.
Como o berço da inteligência artificial e psicologia cognitiva, Carnegie Mellon tem sido um líder no estudo do cérebro e do comportamento por mais de 50 anos. A universidade criou alguns dos primeiros tutores cognitivos, ajudou a desenvolver o Watson vencedor do Jeopardy, fundou um programa de doutorado inovador em computação neural e completou o trabalho de ponta na compreensão da genética do autismo. Com base em seus pontos fortes em biologia, informática, psicologia, estatística e engenharia, CMU lançou recentemente BrainHub SM , uma iniciativa global que incide sobre como a estrutura ea atividade do cérebro dar origem a comportamentos complexos.
O Departamento de Saúde da Pensilvânia , o Departamento de Defesa e os Institutos Nacionais de Saúde financiaram esta pesquisa.
A comunicação entre essas regiões é importante para habilidades como como um jogador de beisebol é capaz de estimar onde balançar o seu morcego ou como uma pessoa encontra um carro em um grande parque de estacionamento cheio de carros similares.
Saber como esses caminhos específicos trabalham juntos fornece insights cruciais sobre como a aprendizagem ocorre. Também poderia levar a melhores tratamentos para a doença de Parkinson.
"Ao entender exatamente como esses sistemas se comunicam juntos, podemos chegar a uma melhor compreensão de como esses sistemas operam no cérebro saudável, mas também começar a entender como na doença de Parkinson diferentes tipos de sistemas 'cascata', ou começar com um sintoma Como a disfunção motora e mudar para outro como memória ou problemas de tomada de decisão ", disse Timothy Verstynen , professor assistente de psicologia e membro do corpo docente do Centro para a Base Neural de Cognição (CNBC) na CMU Dietrich College of Humanities and Social Sciences.
A esperança é que mais conhecimento de como a conectividade está relacionada ao comportamento ajudará cientistas a desenvolver intervenções terapêuticas que se concentram no fortalecimento de caminhos potencialmente enfraquecidos ou danificados.
Para o estudo, Verstynen e Kevin Jarbo , um Ph.D. Estudante em psicologia, utilizou imagens de espectro de difusão e tecnologia de fibra para analisar imagens cerebrais coletadas de 60 adultos saudáveis. As técnicas de imagem avançadas permitiram que Verstynen e Jarbo visualizassem os caminhos da substância branca do DLPFC, OFC e PPC.
Eles descobriram que os caminhos de todas as três áreas projetadas para áreas semelhantes dentro de uma região do prosencéfalo chamado estriado, uma parte dos caminhos dos gânglios da base que são mais comumente associados com a doença de Parkinson. Os padrões foram consistentes em todos os participantes.
Os pesquisadores seguiram a análise de conectividade estrutural com uma análise de conectividade funcional usando imagens fMRI de estado de repouso.
Os resultados mostraram que as zonas de convergência não estavam apenas estruturalmente conectadas, mas funcionalmente conectadas. Mais importante ainda, as áreas na superfície do cérebro em todas as três áreas corticais mostraram uma elevada sobreposição de estrutura e conectividade funcional.
"Nossas descobertas sugerem que pode haver uma rede estrutural e funcional no cérebro que nos permite integrar informações sobre onde estamos focalizando nossa atenção em nosso ambiente visuoespacial com sinais de recompensa e punição associados com nossas escolhas de ação passadas para aprender a Atualizar e, esperamos, melhorar, nossas decisões de ação futura ", disse Jarbo.
A implicação adicional para este estudo é uma compreensão mais profunda de como a aprendizagem de reforço ocorre.
"Muitos modelos do processo de aprendizado de reforço assumem que os sinais de recompensa do córtex orbitofrontal convergem com informações de outras áreas. Estes foram mostrados para ser verdadeiro para outras regiões do córtex pré-frontal. Somos os primeiros a mostrar que a informação da atenção espacial do córtex parietal também pode contribuir para este processo ", disse Verstynen.
Como o berço da inteligência artificial e psicologia cognitiva, Carnegie Mellon tem sido um líder no estudo do cérebro e do comportamento por mais de 50 anos. A universidade criou alguns dos primeiros tutores cognitivos, ajudou a desenvolver o Watson vencedor do Jeopardy, fundou um programa de doutorado inovador em computação neural e completou o trabalho de ponta na compreensão da genética do autismo. Com base em seus pontos fortes em biologia, informática, psicologia, estatística e engenharia, CMU lançou recentemente BrainHub SM , uma iniciativa global que incide sobre como a estrutura ea atividade do cérebro dar origem a comportamentos complexos.
O Departamento de Saúde da Pensilvânia , o Departamento de Defesa e os Institutos Nacionais de Saúde financiaram esta pesquisa.
Referência de informação site: Carnegie Mellon University , Artigo: Carnegie Mellon Neuroscientists identify new way several brain areas communicate
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