Nowa klasa neuronów pomaga zapamiętywać znajome twarze

Naukowcy od dawna na próżno szukali klasy komórek mózgowych, które mogłyby wyjaśnić trzewne migotanie rozpoznawania, jakie odczuwamy, gdy widzimy bardzo znajomą twarz, taką jak twarz naszych babć. Ale proponowany „neuron babci” — pojedyncza komórka na skrzyżowaniu percepcji i pamięci, zdolna do nadania priorytetu ważnej twarzy niż tłumowi — pozostaje nieuchwytna.

Teraz nowe badania ujawniają klasę neuronów w obszarze bieguna skroniowego mózgu, które łączą percepcję twarzy z pamięcią długotrwałą. To nie są dokładnie sfabrykowane neurony babci — to nie pojedyncza komórka, to grupa komórek, które zbiorowo pamiętają twarz babci. Odkrycia opublikowane w czasopiśmie Science jako pierwsze wyjaśniają, w jaki sposób umysły wszczepiają twarze bliskich.

„Kiedy mówiłem o neuronauce, jeśli chciałbyś wyśmiać czyjąś argumentację, odrzuciłbyś ją jako „po prostu kolejny neuron babci”, założenie, które nie może istnieć” – mówi Weinrich Freiwald, szef Laboratorium Systemów Neurologicznych Rockefellera.

„Teraz, w tajemniczym i niezbadanym zakątku mózgu, znaleźliśmy coś najbliższego neuronowi babci: komórki zdolne do łączenia percepcji twarzy z pamięcią”.

Widziałeś już tę twarz?

Idea neuronu babci pojawiła się po raz pierwszy w latach 60. XX wieku jako teoretyczna komórka mózgowa, która samodzielnie kodowałaby określoną, złożoną koncepcję. Jeden neuron pamięta babcię, drugi matkę i tak dalej. Zasadniczo idea stosunku jeden do jednego między komórkami mózgowymi a obiektami lub koncepcjami była próbą rozwiązania zagadki, w jaki sposób mózg integruje to, co widzimy, z naszymi długotrwałymi wspomnieniami.

Od tego czasu naukowcy odkryli wiele neuronów czuciowych wyspecjalizowanych w przetwarzaniu informacji o twarzy, a także wiele komórek pamięci przeznaczonych do przechowywania danych z osobistych spotkań. Ale żaden neuron babci – ani nawet komórka hybrydowa zdolna do łączenia wzroku z pamięcią – nigdy nie została pokazana. „Oczekuje się, że teraz będziemy mieli ten spadek” – mówi Freiwald. „Daleko od niego! Nie mieliśmy jasnej wiedzy o tym, gdzie i jak mózg przetwarza znajome twarze”.

Wcześniej Freiwald i współpracownicy odkryli, że mały obszar w obszarze bieguna skroniowego mózgu może być zaangażowany w rozpoznawanie twarzy. Zespół wykorzystał więc funkcjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym jako przewodnika do powiększenia regionów TP dwóch małp rezus i zarejestrował sygnały elektryczne neuronów TP, podczas gdy makaki oglądały obrazy znajomych (widziały osobiście) i nieznanych twarzy. Twarze, które widzieli pozornie tylko na ekranie.

Zespół odkrył, że neurony w regionie TP są wysoce selektywne, reagując na twarze, które ludzie widzieli wcześniej, silniej niż na nieznane twarze. Po przetworzeniu obrazu neurony szybko rozróżniały znane i nieznane twarze.

Co ciekawe, komórki te trzy razy silniej reagowały na znajome i nieznane twarze, mimo że badane osoby prawie wielokrotnie widziały nieznajome twarze na ekranach. „Może to wskazywać, jak ważne jest poznanie kogoś osobiście” – mówi neurobiolog Sophia Landi, pierwsza autorka artykułu. „Biorąc pod uwagę tendencję do bycia wirtualnymi w dzisiejszych czasach, ważne jest, aby pamiętać, że twarze, które widzieliśmy na ekranie, mogą nie wywoływać takiej samej aktywności neuronalnej, jak twarze, które spotykamy osobiście”.

babcie tekstury

Wyniki stanowią pierwszy dowód istnienia hybrydowej komórki mózgowej, podobnej do legendarnego neuronu babci. Komórki obszaru TP zachowują się jak komórki czuciowe, z niezawodnymi i szybkimi reakcjami na bodźce wzrokowe. Ale działają również jak komórki pamięci, które reagują tylko na bodźce, które mózg widział wcześniej – w tym przypadku znajomych osób – odzwierciedlając zmianę w mózgu w wyniku poprzednich spotkań. „Są bardzo wizualnymi i zmysłowymi komórkami – ale są podobne do komórek pamięci” – mówi Freiwald. „Odkryliśmy powiązanie między domenami sensorycznymi a pamięcią”.

Ale komórki, ściśle mówiąc, nie są neuronami babci. Zamiast pojedynczej komórki kodującej pojedynczą znajomą twarz, komórki regionu TP wydają się działać wspólnie, jako grupa.

„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, jak ten region łączy się 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 implikacje kliniczne dla osób ze ślepotą na rozpoznawanie twarzy lub ślepotą na konfrontację, stanem izolacji społecznej, który dotyka około jednego procenta populacji. Osoby z prozopagnozją często cierpią na depresję. To może być wyczerpujące, ponieważ w najgorszym przypadku nie potrafią nawet rozpoznać bliskich krewnych” – mówi Freiwald.

„To odkrycie może pewnego dnia pomóc nam w opracowaniu strategii, które im pomogą”.

Odniesienie: Landi SM, Viswanathan P, Serene S, Freiwald WA. Szybka korelacja między percepcją twarzy a pamięcią w biegunie skroniowym. Nauka. 2021 doi: 10.1126 / Nauka. ab6671

Ten artykuł został ponownie opublikowany z następujących Materiał. Uwaga: artykuł mógł zostać zmodyfikowany pod względem długości i treści. Aby uzyskać więcej informacji, prosimy o kontakt ze wspomnianym źródłem.