记忆可以改变我们如何看待我们遇到的视觉和听觉信息

Aleena加纳还记得那一刻她决定从事神经生物学。她在本科化学课实现了:3磅重的人类大脑器官的能力进行无尽的复杂的任务由同一元素的酸奶。

“尽管有类似成分酸奶,我们的大脑更有能力。这怎么可能?这是一个很大的问题,我已经有很长一段时间,”加纳说。

加纳说,最近她还成为了布拉瓦尼克的神经生物学研究所助理教授在哈佛医学院,是解决这个问题通过研究大脑是如何处理的感觉信息。在一次谈话哈佛大学医学新闻加纳钻研她的研究,侧重于记忆如何影响视觉和听觉信息的感知。理解这些互动不仅能促进大脑的一般理解,她说,但可能是有用的在创伤后应激障碍(PTSD)等情况下,他们成为破坏。

HMNews:你为什么学习知觉的记忆?

加纳:传统上,我们思考记忆发生在大脑的高阶认知区域中,独立于感官区域这一过程更基本的关于世界的信息。因此,看感觉是有意义的区域进入眼睛的视觉信息和听觉信息,进入耳朵。然而,我们不明白为什么似乎有更多的反馈来自感官的高阶认知区域地区比受体的器官,如眼睛和耳朵。我们也不知道为什么听觉皮层和视觉皮层相互通信在发送信息之前高阶的大脑区域。是有意义的,我们要形成一个纯粹的形象,我们看到或听到世界上,但大脑的解剖表明,我们改变我们在我们早期的感官感知的区域在此之前到达高阶认知领域的信息。在我的实验室的一大目标是研究早期感官区域之间的通信和高阶认知的大脑区域了解它们是如何相互作用的。

更具体地说,我们想知道我们如何使用内存。一个应用程序的内存可能是建立一个世界的图片以便我们能预测会发生什么。如果你走进一个新的房间,你明白你不能穿过墙壁,因为你可以在一个新的上下文作出预测基于你已经知道的东西。你知道你可以接一杯水和饮料,所以你不需要花非常神经力量处理信息。相反,你的大脑花更多的精力处理与另一个人交谈和思考事情你没有预料到的,比如一个你从来没人问过的问题。你的大脑可以更新它的模型将这种新的信息。记忆让我们花更少的精力处理我们期望的东西,使我们能够放大信号,我们不期望的事情。我们感兴趣的是这个过程是如何工作的。

HMNews:你有其他的例子如何记忆可以改变我们的感官信息的解释吗?

加纳:如果你在人行道上,你听到警报当你进入人行横道,你会停止,因为经验告诉你,驾驶了一辆救护车。在那一刻,你的听觉感知触发救护车的视觉形象。然而,也许警笛最终被孩子的玩具,而不是一辆救护车。如果经常发生,最终,当你听到警笛,你会认为这只是别人的玩具,你会走进人行横道。这是因为您的经历和记忆,实际上世界改变了你的照片,因此你解释不同的警报。

有时,同一刺激整合到两个不同的记忆,一个正,一个负的。那么问题就变成了如何你的大脑知道如何反应。这将取决于其他感官信号刺激。如果你看到一幅画,听到铃声,这可能意味着你将获得奖励,但如果你看到相同的图片,听到敲门的声音,这可能意味着你要接受惩罚。在这个例子中,你的经验听觉信息改变你如何解释视觉信息。

我们想知道大脑是如何使这些调整,这些变化正在发生。

HMNews:有你感兴趣的潜在应用你的研究吗?

加纳:实验室的一个长期目标是看情况下相关的创伤如创伤后应激障碍。通常情况下,人们可以区分刺激时是安全的,不安全。然而,在创伤后应激障碍,这种能力就中断,其中一个症状是太笼统地概括和害怕刺激即使你不需要。这恐惧反应会导致肌肉紧绷、冻结等生理反应。有一些工作在人类研究脑干是如何参与身体生理和我们如何对刺激作出反应。我想看看脑干和大脑的皮层区域之间的联系如何通信的工作方式,以及它如何成为中断在老鼠trauma-first之后,最终在人类身上。

我也感兴趣motor-related大脑的功能。我在攀岩事故后物理治疗一段时间,和我遇到了帕金森氏症患者的康复训练和物理疗法变得更好。引人注目的-物理治疗和培训并帮助即使帕金森症是一种神经退行性疾病症状。我想探讨神经退行性疾病的干预措施,是基于感官之间的连接区域的皮质和脑干。这类干预措施可以训练大脑有更多的运动机能,即使一些初级运动区恶化。

HMNews:你最近发表了一篇论文自然神经科学在老鼠身上,探索记忆和视听的预测。你发现了什么?

加纳:工作的动机是一个基本的问题:如果一个视觉刺激是集成到一个内存,它代表了不同的初级视觉皮层的大脑?换句话说,是一种视觉刺激,提出了一种相对中立的方式处理不同的大脑比相同的刺激呈现在一个特定的内存检索。在这项研究中,我们使用了一个听觉线索触发记忆视觉刺激。

原来有一个区别。视觉刺激的反应是抑制后鼠标学会将它与memory-triggering听觉线索。但是我们不知道是什么造成这种抑制。科学家们已经证实有一个大投影从听觉皮层视觉皮层在灵长类动物和老鼠,但这种途径的功能是不理解,所以我们决定调查。我们发现听觉轴突有听觉和视觉反应,和视觉响应轴突的数量增加鼠标是训练听觉和视觉线索关联。

然后,我们开发了一个功能性映射技术,涉及综合刺激听觉输入到视觉皮层而看对视觉皮层神经元活动的影响。有趣的是,当我们兴奋听觉输入,我们看到的视觉皮层神经元选择性抑制对视觉刺激与听觉有关cue-but只有在老鼠学会了把视觉刺激与听觉线索。实际上,这些视觉皮层抑制的神经元合成刺激听觉输入主要是负责视觉响应的抑制后鼠标学会听觉线索。这些研究结果给我们提供一个机制来解释视觉响应的双向压制后,预测,听觉线索。

HMNews:你在研究使用虚拟现实系统设计为老鼠。它是如何工作的呢?

加纳:在系统中,一只老鼠在一个球形treadmill-a球周围空气与一个由屏幕上。跑步机允许鼠标来旋转它的躯干和腿在不同的方向移动,但保持鼠标我们可以测量它的数以百计的神经元的活动大脑。然后,我们轭鼠标无论我们的运动项目上的墙壁穹顶,创建一个虚拟现实,随着鼠标转,世界是一个计数器,就像在现实生活中。这个设置允许我们有精确的时间和空间控制老鼠的听觉和视觉刺激的体验。我们创建虚拟墙的穹顶,所以鼠标可以移动在墙上,但不能通过。我们也项目不同类型的视觉模式和形状在墙上和现在听起来使用环绕声系统。这就像一个交互式、3 d IMAX影院大小的老鼠。然后我们使用钙成像记录神经活动作为鼠标探索这种互动,虚拟世界。

HMNews:你的描述使我想起鼠标玩游戏…

加纳:是的,那是它到底是什么(笑)。虚拟现实我们可以做各种有趣的事情,而无需物理拿起鼠标,它从一个位置移动到另一个,从而影响行为,甚至基因的转录。我们可以即时开关改变环境,所以我们可以看看上下文学习不改变上下文。这在真实环境中是不可能的。克里斯托弗·哈维神经生物学副教授HMS,开发这一技术博士后工作期间,所以我很兴奋和他在同一个部门工作。这是一个优秀的机会。

HMNews:超出你的研究,你希望在HMS参与吗?

加纳:我喜欢教它的其中一个原因我走进学术科学。即使你没有意识到你擅长什么,老师可以带出来,这可以改变你的生活。这是我是哈佛所吸引的原因之一。似乎有真正的支持教学,对教学的重要性和积极的态度。

我也一群叫做前沿研讨会的一部分,是由卡拉麦金利干细胞与再生生物学助理教授在哈佛大学。该集团的目标是支持妇女和非个人的科学。博士后从任何地方可以应用,在工作申请项目提供支持:参与者能给谈判实践,对应用程序得到反馈materials-lots的东西不是每个人都在他们的机构。非常支持,我想我不会做得这么好面试组中的不作为博士后。有不同程度的接近科学的性别平等的问题,我认为教学和指导个人的小规模的水平是非常重要的。当然,我想有很大的影响,但是如果我影响两个人,这两个人是成功并开始自己的实验室,他们可以影响两个更多的人。你开始把这个指数增长。