Locus coeruleus (LC) je mali deo moždanog stabla koji proizvodi norepinefrin, hemikaliju sa snažnim efektima na uzbuđenje i budnost koja igra važnu ulogu u odgovoru tela na stres ili paniku. Sada, istraživanje sa Univerziteta u Čikagu pokazuje da igra specifičnu ulogu i u vizuelnoj senzornoj obradi.
U studiji pod nazivom „Locus coeruleus norepinefrin selektivno kontroliše vizuelnu pažnju“ i objavljenoj u Neuronu, neuronaučnici su veštački povećali aktivnost neurona u LC tako što su nakratko osvetljavali genetski modifikovane neurone. Videli su da je ova manipulacija selektivno poboljšala performanse kod primata koji nisu ljudi koji obavljaju zadatak vizuelne pažnje, naglašavajući ključnu ulogu koju pažnja igra u čulnoj percepciji.
„Želimo da razumemo šta se menja u vašem mozgu kada obratite pažnju na nešto u okruženju, jer pažnja u velikoj meri utiče na vašu sposobnost da raspoznajete stimuluse,“ rekao je Džon Mansel, dr, profesor neurobiologije Albert D. Lasker. i direktor Instituta za neuronauku na Univerzitetu u Čikagu i koautor studije.
„Sada smo pronašli strukturu mozga koja ima jake signale vezane za to da li subjekti obraćaju pažnju na stimulus ili ne, i vidimo velike razlike u tome kako njeni neuroni reaguju u zavisnosti od toga gde je ta pažnja usmerena.“
Maunsel i koautor Supriia Ghosh, doktorica nauka, postdoktorski istraživač, fokusiraju svoje studije na to kako se neuroni u različitim oblastima mozga menjaju da predstavljaju senzorni unos kada subjekt obraća pažnju na stimulus ili ne. Na primer, aktivnost neurona u moždanoj kori može se povećati za 10–25% kada subjekt obrati pažnju na stimuluse koji ti neuroni predstavljaju.
Prethodna istraživanja su pokazala da aktivacija LC, zajedno sa njegovom produkcijom norepinefrina, može poboljšati performanse na zadacima koji zahtevaju pažnju na razlikovanje vizuelnih stimulansa.
Ghosh, koji je specijalizovan za subkortikalne moždane strukture, sugerisao je da bi LC mogao biti dobar kandidat za proučavanje ovih efekata. Tim je trenirao dva majmuna da izvedu vizuelni zadatak u kojem su obraćali pažnju na levu ili desnu stranu ekrana. Prvo, uzorak slike bi se pojavio na obe strane ekrana.
Zatim, nakon kašnjenja, testna slika bi se pojavila na jednoj strani ekrana. Majmun bi prijavio da li je ta slika orijentisana drugačije od uzorka prikazanog ranije na toj strani ekrana pomeranjem očiju ka jednoj od dve mete. Istraživači su zabeležili aktivnost neurona u LC-u tokom zadatka i videli da se aktivnost uveliko povećala – i to samo – kada je životinja pratila sliku koja se pojavila na strani ekrana koju su nadgledali ti neuroni.
Da bi videli da li postoji uzročna veza između ove povećane aktivnosti i performansi, oni su takođe koristili metodu nazvanu optogenetika da povećaju aktivnost u LC dok su životinje obavljale zadatak. Optogenetika omogućava istraživačima da selektivno kontrolišu aktivnost ćelija koje eksprimiraju norepinefrin putem svetlosti.
Prvo, uvode genetsku modifikaciju koja uzrokuje da neuroni proizvode protein osetljiv na svetlost nazvan opsin, isti tip proteina koji fotoreceptori u oku koriste za detekciju svetlosti. Kada osvetle ove neurone posebnom svetlošću, opsin izaziva paljenje neurona.
Optogenetski pojačavanje odgovora neurona drastično je poboljšalo sposobnost životinja da razlikuju oblike na odgovarajućoj polovini ekrana, bez uticaja na motoričku obradu.
„Ova vrsta veštačkog poboljšanja te aktivnosti nije ometala ni druge kognitivne faktore, kao što su motoričke akcije ili aktivnosti vezane za odluke“, rekao je Goš. „Dakle, to bi moglo selektivno doprineti perceptivnoj osetljivosti na vrlo precizan način.“
Razlikovanje efekata pažnje od drugih faktora, kao što su donošenje odluka ili motorički pokreti, je ključno, rekao je Goš. Ti procesi se odvijaju u drugim delovima mozga i mogu doprineti performansama nezavisno. Razumevanje kako relativno mala struktura mozga kao što je LC utiče na tako važnu funkciju kao što je pažnja je takođe jedan korak ka rešavanju ukupne zagonetke mozga.
„Svaki put kada dobijemo više informacija o verovatnom doprinosu date strukture mozga, ili o tome koliko širok spektar funkcija date strukture može biti, to nam daje mnogo više moći da razumemo odnose među njima“, rekao je Maunsel. „Nijedan deo mozga ne radi sam po sebi zanimljivo ponašanje.“
