Добавить новость
smi24.net
News in English
Апрель
2023

Cognitive flexibility is essential to navigating a changing world – new research in mice shows how your brain learns new rules

0

Being flexible and learning to adapt when the world changes is something you practice every day. Whether you run into a new construction site and have to reroute your commute or download a new streaming app and have to relearn how to find your favorite show, changing familiar behaviors in response to new situations is an essential skill.

To make these adaptations, your brain changes its activity patterns within a structure called the prefrontal cortex – an area of the brain critical for cognitive functions such as attention, planning and decision-making. But which specific circuits “tell” the prefrontal cortex to update its activity patterns in order to change behavior have been unknown.

The prefrontal cortex of the brain is involved in executive functions like self-control and decision-making.

We are a team of neuroscientists who study how the brain processes information and what happens when this function is impaired. In our newly published research, we discovered a special class of neurons in the prefrontal cortex that may enable flexible behavior and, when they malfunction, may lead to conditions such as schizophrenia and bipolar disorder.

Inhibitory neurons and learning new rules

Inhibitory neurons dampen the activity of other neurons in the brain. Researchers have traditionally assumed they send their electrical and chemical outputs only to nearby neurons. However, we found a particular class of inhibitory neurons in the prefrontal cortex that communicate across long distances to neurons in the opposite hemisphere of the brain.

We wondered whether these long-range inhibitory connections are involved in coordinating changes in activity patterns across the left and right prefrontal cortex. By doing so, they might provide the critical signals that help you change your behavior at the right moment.

Interneurons connect other neurons together. NICHD/McBain Laboratory via Flickr, CC BY-NC-ND

To test the function of these long-range inhibitory connections, we observed mice performing a task that required them to learn a rule to receive a reward and then later adapt to a new rule in order to continue receiving the reward. In this task, mice dug in bowls to find hidden food. Initially, the smell of garlic or the presence of sand within a bowl might indicate the location of the hidden food. The specific cue associated with the reward would later change, forcing the mice to learn a new rule.

We found that silencing the long-range inhibitory connections between the left and right prefrontal cortex caused the mice to get stuck, or perseverate, on one rule and prevented them from learning new ones. They were unable to change gears and learn that the old cue was now meaningless and the new cue signaled food.

Brain waves and flexible behavior

We also made surprising discoveries about how these long-range inhibitory connections create behavioral flexibility. Specifically, they synchronize a set of “brain waves” called gamma oscillations across the two hemispheres. Gamma oscillations are rhythmic fluctuations in brain activity that occur roughly 40 times per second. These fluctuations can be detected during many cognitive functions, such as when performing a task that requires holding information in your memory or making different movements based on what you see on a computer screen.

Though scientists have observed the presence of gamma oscillations for many decades, their function has been controversial. Many researchers think that the synchronization of these rhythmic fluctuations across different brain regions doesn’t serve any useful purpose. Others have speculated that synchronization across different brain regions enhances communication between those regions.

Fluctuations in neural activity manifest as brain waves, or neural oscillations.

We found a completely different potential role for gamma synchrony. When long-range inhibitory connections synchronize gamma oscillations across the left and right prefrontal cortex, they seem to also gate communication between them. When mice learn to disregard a previously established rule that no longer leads to a reward, these connections synchronize gamma oscillations and seem to stop one hemisphere from maintaining unneeded activity patterns in the other. In other words, long-range inhibitory connections seem to stop input from one hemisphere from “getting in the way” of the other when it is trying to learn something new.

For example, the left prefrontal cortex can “remind” the right prefrontal cortex about your usual route to work. But when long-range inhibitory connections synchronize these two areas, they also seem to shut off these reminders and enable new patterns of brain activity corresponding to your new commute to take hold.

Finally, these long-range inhibitory connections also trigger long-lasting effects. Shutting off these connections just once caused mice to have trouble learning new rules several days later. Conversely, rhythmically stimulating these connections to artificially synchronize gamma oscillations can reverse these deficits and restore normal learning.

Cognitive flexibility and schizophrenia

Long-range inhibitory connections play an important role in cognitive flexibility. The inability to appropriately update previously learned rules is one hallmark form of cognitive impairment in psychiatric conditions such as schizophrenia and bipolar disorder.

Research has also seen deficiencies in gamma synchronization and abnormalities in a class of prefrontal inhibitory neurons, which includes the ones we studied, in people with schizophrenia. In this context, our study suggests that treatments that target these long-range inhibitory connections may help improve cognition in people with schizophrenia by synchronizing gamma oscillations.

Many details of how these connections affect brain circuits remain unknown. For example, we do not know exactly which cells within the prefrontal cortex receive input from these long-range inhibitory connections and change their activity patterns to learn new rules. We also do not know whether there are specific molecular pathways that produce the long-lasting changes in neural activity. Answering these questions could reveal how the brain flexibly switches between maintaining and updating old information and potentially lead to new treatments for schizophrenia and other psychiatric conditions.

Vikaas Sohal, Professor of Psychiatry, University of California, San Francisco and Kathleen Cho, Principal Investigator in Neuroscience, Inserm

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.








Первые кадры «Тайного города»: Милош Бикович, Евгений Чебатков, Алексей Гуськов и Мария Андреева в магической Москве

Праздник для всей семьи: отмечаем День флага России с Детским радио!

Певец SHAMAN выступил перед Ким Чен Ыном на празднике в КНДР

Скидки до 25% в 14 жилых комплексах MR


Midfielder frustrated as price tag blocks career changing move to Man United

Samsung’s budget Galaxy Buds 3 FE are here

Vintage photos show Alaska before it became a state

1 dead, 2 injured after motorcycle crash in Queensbury


Мобильный терминал сбора данных с ридером RFID тегов Saotron RT41G

Портативный сканер штрих-кодов Heroje C1271 промышленного класса

Индустриальный летний Петербург в ожидании дождя

Dat.ax от Axenix – в каталоге совместимости ПО АРПП «Отечественный Софт»


My favorite new desktop buddy on Steam is a cat that goes fishing

1930s media mogul sim News Tower leaves early access in November, letting you build your journalism empire on the shoulders of the Mafia

Bongo Cat, still one of the biggest games on Steam, gets even bigger with multiplayer: You can now have up to 100 cats on your screen at once, all of them happily bapping away as their owners type

Все персонажи Mafia: The Old Country из прошлых частей Mafia



Эндокринолог Филатова: меню против боли при ПМС

Скидки до 25% в 14 жилых комплексах MR

Дерматолог Энгельгардт перечислила продукты, из-за которых обостряются все кожные проблемы

Минерализация, pH и сезон: врач Энгельгардт рассказала, на что смотреть при выборе воды


Минерализация, pH и сезон: врач Энгельгардт рассказала, на что смотреть при выборе воды

Ректор ДГПУ Нариман Асваров принял участие в заседании Ассоциации развития педобразования в Москве

Дерматолог Энгельгардт перечислила продукты, из-за которых обостряются все кожные проблемы

Эндокринолог Филатова: меню против боли при ПМС


В Москве мужчина отправил жену в нокаут: женщина ушла в бар без его разрешения

Сергунина: Десятая акция «Ночь кино» пройдет в Москве 23 августа

Автоэксперт Лигачев назвал главные недостатки электромобилей

«Экоточки Москвы» откроют в столице для сбора ненужных книг


Хачанов возглавил список российских теннисистов по рейтингу АТР

Блинкова потерпела поражение от Мертенс в первом раунде турнира в Монтеррее

Кудерметова не вышла в решающую стадию турнира в Цинциннати

Самсонова положит конец поражениям? Самсонова — Долхайд: прогноз и ставка


Rutube хвалится большим ростом на фоне замедления YouTube

Правоохранители разбираются в причинах смерти пациента московской стоматологии

Лавров подтвердил приглашение Трампа посетить Россию

В Москве мужчина отправил жену в нокаут: женщина ушла в бар без его разрешения


Музыкальные новости

Кабинет Артиста в Яндекс. Кабинет Артиста в Яндекс Музыке.

Скрипки и окна: обновляют учреждения культуры Рыбинска

Марина Кравец, Павел Прилучный и Лариса Брохман: ТНТ раскрывает каст семейного фильма «Умка»

«Москва»: Моргенштерн подал в налоговую заявление о ликвидации своего ИП


Эндокринолог Филатова: меню против боли при ПМС

Дерматолог Энгельгардт перечислила продукты, из-за которых обостряются все кожные проблемы

Институт проблем биорегуляции презентовал решения для репродуктивного здоровья на фестивале “Здорово на все 100”

Минерализация, pH и сезон: врач Энгельгардт рассказала, на что смотреть при выборе воды


Дагестанцев приглашают принять участие в итоговом форуме Международного волонтерского корпуса 80-летия Победы

Кажетта Ахметжанова: как осиновый колышек сможет защитить от негатива и сглаза

Отец певца Шарлота рассказал, за что его перевели из колонии-поселения в ИК общего режима

Есть на что посмотреть: личный опыт внутреннего туризма


StarLine на Международном форуме «Такси»: цифровые решения для прибыли автопарков

Немец в России столкнулся с таджиком, нарушившим ПДД — осадил одной фразой: что он сказал

В правительстве Москвы объяснили необычную форму путепровода через Ярославское направление

НОВЫЕ ПАРТНЕРСКИЕ ОТНОШЕНИЯ LG В СФЕРЕ КОНТЕНТА ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ВПЕЧАТЛЕНИЙ ОТ ПРЕБЫВАНИЯ В АВТОМОБИЛЕ – НА ВЫСТАВКЕ IAA MOBILITY 2025


WP сравнила подчерк Путина и Зеленского во время встречи с Трампом

Путин застал Трампа врасплох фразой на английском: немецкий журналист раскрыл детали встречи на Аляске

Лавров раскрыл детали телефонного диалога между Путиным и Трампом

ТАСС: "Урал", подаренный Путиным жителю Аляски, был куплен за день до саммита


Алексей Немерюк: государственный деятель и человек дела


«Короля кроссовок» Никиту Ефремова задержали за финансирование ФБК*

Блогер Никита Ефремов задержан по обвинению в пожертвованиях для ФБК*

Блогера Никиту Ефремова задержали в Шереметьево за финансирование ФБК*


Дерматолог Энгельгардт перечислила продукты, из-за которых обостряются все кожные проблемы

В чем преимущества эндопротезирования коленного сустава по ОМС и квоте?

Эндокринолог Филатова: меню против боли при ПМС

Минерализация, pH и сезон: врач Энгельгардт рассказала, на что смотреть при выборе воды


Встреча Трампа с Зеленским и лидерами Европы прошла по плану Путина

Обзор иноСМИ: «сильное давление» Трампа на Зеленского и что США предложат Киеву

«Мяч на стороне Киева»: Трамп проведет переговоры с Зеленским

Зеленский: Киев не настаивает на перемирии для дальнейших переговоров с Россией


В Подольске стартовало первенство РФ по городошному спорту

Héritage от Radio Monte Carlo: стиль, спорт и морская эстетика на традиционной Регате

Héritage от Radio Monte Carlo: стиль, спорт и морская эстетика на традиционной Регате

Héritage от Radio Monte Carlo: стиль, спорт и морская эстетика на традиционной Регате


В Минске пройдут переговоры Лукашенко с президентом Ирана

Лукашенко: туристы в Белоруссию не поедут, если в отелях будут тараканы

Лукашенко встретится с иранским президентом Пезешкианом для переговоров

Лукашенко и Пезешкиан обсудят региональную и международную безопасность


Инженеры будущего. Собянин открыл школу на месте Тушинского аэродрома

Сергей Собянин: Растим будущих инженеров

Сергей Собянин объявил о строительстве станции метро «Гольяново»

Собянин: Новую прогулочную зону открыли в Можайском районе


В Москве пройдет III Международная конференция по экологическому машиностроению

В «Экоточках Москвы» открыт сбор старых книг

Москвичи смогут сдать старые книги в "Экоточках Москвы"

Рядом с природными зонами старой Москвы застройщики реализуют 10% новостроек


Чудовище, вас снимают: самые загадочные фотографии прошлого

В селе Трехпрудное в Крыму площадь возгорания составляет 25 га

«Экоточки Москвы» откроют в столице для сбора ненужных книг

В Москве мужчина отправил жену в нокаут: женщина ушла в бар без его разрешения


В Северодвинске сдана первая очередь ЖК «Аквилон Listva»

Поморы, отдыхайте за границей и воздастся вам

Архангельские врачи из «Семашко» провели сложную операцию по удалению опухолей сразу двух органов

В День флага на Красной пристани финиширует экспедиция «Мангазейский морской ход»


Преимущества работы с агентством недвижимости: услуги, этапы

Погода 18 августа: днём до +32

Что лечит травматолог: основные заболевания и травмы

Прогноз погоды в Крыму на 17 августа


Серию уличных муралов на тему экологии представили в Нижнем Новгороде

Осенью российские школы примут около 1,5 миллиона первоклассников

Сергунина: Десятая акция «Ночь кино» пройдет в Москве 23 августа

«Экоточки Москвы» откроют в столице для сбора ненужных книг














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *