Mitä eläinten kuulostimulaatiojärjestelmän osia voidaan tutkia koordinoidusti

Viime vuosina toiminnallinen kuvantamistutkimus on saavuttanut monia tärkeitä tuloksia kuulo-, visuaali- ja multisensorisen tiedon integroinnissa. Kun sekä visuaalisia että kuuloärsykkeitä vastaanotetaan samanaikaisesti, aivojen visuaalinen ja kuulokuori ei vain aktivoidu, vaan myös jotkin siihen liittyvät aivoalueet aktivoituvat. Tätä aktivointitilaa pidetään erillisenä ja toisiinsa liittyvänä. Joten mitä eläinten kuulostimulaatiojärjestelmän osia voidaan tutkia koordinoidusti?

1. Superior colliculus
Eläinmalleista on löydetty monia tärkeitä tutkimustuloksia monisensorisen tiedon integraation hermosolujen tasolla. Supercolliculus on eläinmalleilla tutkittu aivojen integraatioalue, jota pidetään ensimmäisenä alueena, jossa multisensoriset informaatiokanavat yhtyvät. Tämän alueen vaurioituminen johtaa multisensorisen tiedon menettämiseen ja integrointitoimintojen heikkenemiseen. Lisäksi tämä alue on myös alue, jossa käyttäytymisreaktiot käynnistetään. Klassinen multimodaalinen koe suunniteltiin siten, että kissat voivat vastaanottaa visuaalisia, kuulo- ja tuntoärsykkeitä erikseen ja tallentaa hermosolujen purkausaktiivisuuden ylemmän colliculus-alueen. He havaitsivat, että kun kissat saivat multisensorisia ärsykkeitä, ylimmän colliculuksen hermosolujen purkautumissuhde oli merkittävästi korkeampi kuin neuronien purkaussuhteiden lineaarisen superpositioiden summa yhdessä modaalissa. Jakamalla multisensorisen tiedon integraation hermosolujen laukaisuaktiivisuus ylemmässä colliculuksessa, voidaan havaita, että hermosolujen aktiivisuus ylimmässä colliculuksessa sisältää kaksi multisensorisen tiedonkäsittelyn muotoa: tehostamisen ja eston. Heikkojen ärsykkeiden läsnä ollessa voi esiintyä voimakasta hermosolujen laukaisuaktiivisuutta, joka tunnetaan käänteisvaikutuksena.

2. Temporaalinen parietaalinen alue
Tutkijat ovat myös havainneet ajallisen parietaalisen alueen olevan yksi monien kuulotietojen integrointialueista. Tarkkailemalla hermosolujen purkausta jyrsijöiden temporaalisella parietaalialueella, havaittiin myös, että tuntoaistien yhdistelmän aiheuttama multimodaalinen stimulaatio tällä alueella on huomattavasti suurempi kuin yksittäisten stimulaatiopurkausten summa, ja latenssiaika on aikaisemmin. Samankaltaisen tutkimuksen avulla tutkijat ovat havainneet, että monihavaintoinformaation integraatio ei tapahdu yhdellä tai kahdella avainalueella, vaan pikemminkin tiedon yhdistämisessä ja integroinnissa useilla yhteisillä alueilla muodostaen hajautetun hierarkkisen käsittelyverkon.

Esimerkiksi kun synkronisia visuaalisia ja kuuloärsykkeitä kohdistetaan jyrsijöihin, primaarinen kuulokuori ja primaarinen näkökuori käsittelevät ja prosessoivat ensin tietoa vastaavista modaliteeteistaan. Eläimen kuulostimulaatiojärjestelmän kaksi tyyppistä tiedonkulkua kerätään ensin ja integroidaan parietaaliseen aivokuoreen ja sitten kuljetetaan otsalohkoon korkean tason kognitiivista käsittelyä varten. Takaosan eristys ja motorinen aivokuori täydentävät ärsykkeen sensorisen ulostulon.