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Major Somatic Sensory Pathways01:28

Major Somatic Sensory Pathways

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Sensory impulses related to touch, pressure, vibration, and proprioception from various body parts, such as the limbs, trunk, neck, and posterior head, travel to the cerebral cortex through the posterior column-medial lemniscus pathway. The pathway’s name derives from the two white-matter tracts that convey the impulses: the spinal cord's posterior column and the brainstem's medial lemniscus. First-order sensory neurons extend their axons into the spinal cord, forming the...
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Neural Regulation01:37

Neural Regulation

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Digestion begins with a cephalic phase that prepares the digestive system to receive food. When our brain processes visual or olfactory information about food, it triggers impulses in the cranial nerves innervating the salivary glands and stomach to prepare for food.
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Overview of Somatic Sensory Pathways01:29

Overview of Somatic Sensory Pathways

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Somatic sensory or somatosensory pathways refer to the neural pathways that carry information related to touch, pressure, pain, temperature, and proprioception from the skin, muscles, tendons, and joints to the brain. These pathways involve several stages of processing and integration of sensory information.
The somatosensory system is divided into three main pathways: the dorsal (or posterior) column-medial lemniscus, spinothalamic (or anterolateral), and spinocerebellar pathways.
The dorsal...
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Equilibrium and Balance01:15

Equilibrium and Balance

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The inner ear assumes dual functionalities of auditory perception and equilibrium maintenance. The vestibule is the organ responsible for balance. This organ contains mechanoreceptors, specifically hair cells, endowed with stereocilia, which aid in deciphering information regarding the position and motion of our heads. Two intrinsic components, the utricle and saccule, help perceive head position, while the semicircular canals track head movement. Neurological messages initiated in the...
4.7K
Indirect Motor Pathways01:22

Indirect Motor Pathways

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The indirect motor or extrapyramidal pathways originate in the brainstem, the lower portion of the brain that connects it to the spinal cord. They consist of several distinct tracts, each with specialized functions. The four main tracts of the indirect motor pathways are the vestibulospinal tract, the reticulospinal tract, the tectospinal tract, and the rubrospinal tract.
The vestibulospinal tract originates in the vestibular nuclei of the brainstem. The vestibular system detects changes in...
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The Vestibular System01:29

The Vestibular System

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The vestibular system is a set of inner ear structures that provide a sense of balance and spatial orientation. This system is comprised of structures within the labyrinth of the inner ear, including the cochlea and two otolith organs—the utricle and saccule. The labyrinth also contains three semicircular canals—superior, posterior, and horizontal—that are oriented on different planes.
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  • 1Brain Mind Institute, School of Life Sciences, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), 1015 Lausanne, Switzerland; NeuroX Institute, School of Life Sciences, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), 1015 Lausanne, Switzerland.

Cell
|March 22, 2024
PubMed
Resumen
Este resumen es generado por máquina.

Comprender la propiocepción, o el sentido del cuerpo, es clave. Este estudio revela que predecir la posición y la velocidad de las extremidades explica mejor la actividad neuronal en el cerebro, lo que sugiere un control de arriba hacia abajo durante el movimiento.

Palabras clave:
biomecánicaNúcleo cuneadoCopias de las referenciasModelos basados en objetivosredes neuronalespropiocepcióncorteza somatosensorialestimación del estadoestadísticas de movimientoModelos basados en tareas

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Área de la Ciencia:

  • La neurociencia
  • Neurociencia computacional
  • Neurociencia de los sistemas

Sus antecedentes:

  • La propiocepción, el sentido de la posición y el movimiento del cuerpo, se basa en las neuronas sensoriales, pero sus principios de procesamiento neural siguen sin estar claros.
  • El núcleo cuneado (CN) y el área 2 de la corteza somatosensorial (S1) son regiones críticas del cerebro involucradas en el procesamiento de información propioceptiva.

Objetivo del estudio:

  • Investigar el código neuronal del procesamiento propioceptivo en el CN y S1 utilizando un enfoque de modelado basado en tareas.
  • Identificar las metas computacionales que mejor explican los patrones de actividad neuronal relacionados con la propiocepción.

Principales métodos:

  • Las señales del huso muscular simuladas usando el modelado musculoesquelético para crear un repertorio completo de movimiento.
  • Redes neuronales entrenadas basadas en 16 hipótesis distintas que representan diferentes objetivos computacionales.
  • Valida la capacidad del modelo para predecir la dinámica neuronal en primates CN y S1 utilizando datos sintéticos.

Principales resultados:

  • Las representaciones internas optimizadas para tareas derivadas de datos sintéticos predijeron con éxito la dinámica neuronal tanto en CN como en S1.
  • Las tareas computacionales centradas en predecir la posición y la velocidad de las extremidades demostraron la mayor precisión para explicar la actividad neuronal.
  • Las representaciones neuronales mostraron una mejor predicción de la actividad durante los movimientos activos en comparación con los movimientos pasivos.

Conclusiones:

  • El procesamiento de la propriocepción del cerebro está optimizado para predecir el estado de las extremidades durante los movimientos activos y dirigidos.
  • La actividad neuronal en el CN y S1 es probablemente modulada por señales de arriba hacia abajo durante los movimientos voluntarios.
  • Este estudio proporciona información sobre los principios computacionales que subyacen al código neuronal para la propiocepción.