Исследователи использовали личинок рыбок данио для изучения нейронных цепей, управляющих взглядом и поддерживающих кратковременную память. В ходе исследования была создана вычислительная модель, точно предсказывающая активность нейронных сетей.
Результаты исследования проливают свет на зрительно-моторные системы и открывают перспективы лечения нарушений движения глаз. Уникальная нейронная анатомия рыбок данио позволила ученым изучить сложные цепи мозга и разработать методы воздействия на определенные нейроны при дисфункции движений глаз.
Работая с личинками рыбок данио возрастом около недели, исследователи расшифровали связи в нейронных сетях ствола мозга, управляющие взглядом рыб. Они создали упрощенную искусственную схему, основанную на архитектуре этой системы, и доказали ее способность предсказывать активность в реальной сети.
Эти результаты не только расширяют понимание механизмов кратковременной памяти, но и могут привести к новым подходам в лечении нарушений движения глаз. Организмы постоянно воспринимают массу сенсорной информации, которую мозг должен обрабатывать и сохранять для формирования полной картины окружающего мира.
Для изучения поведения нейронных цепей нейробиологи используют инструменты динамических систем, создавая математические модели, описывающие изменения состояния системы с течением времени. Такие модели помогают понять, как кратковременная память генерируется на уровне нейронных механизмов.
Исследователи изучили анатомию и физиологию нейронных цепей у рыбок данио, обнаружив, что область мозга, контролирующая движение глаз, структурно схожа с млекопитающими, но содержит всего 500 нейронов. Это позволило ученым проанализировать всю схему на микроскопическом и функциональном уровнях.
Исследование выявило две заметные петли обратной связи в системе управления взглядом рыбок данио, каждая из которых состоит из трех кластеров тесно связанных нейронов. Построенная вычислительная модель точно предсказала активность этих цепей, подтвердив результаты физиологическими данными.
Дальнейшие исследования направлены на изучение влияния клеток в каждом кластере на поведение схемы и выявление генетических характеристик нейронов. Эти результаты могут стать основой для разработки методов лечения нарушений движения глаз и раскрытия более сложных вычислительных систем мозга, связанных с кратковременной памятью.
Литература
“Predicting modular functions and neural coding of behavior from a synaptic wiring diagram” by Emre Aksay et al. Nature Neuroscience
