V ľudskom mozgu bol zistený doteraz nevídaný typ signálu

(KTSDESIGN/Science Photo Library/Getty Images)

Vedci objavili jedinečnú formu prenosu bunkových správ vyskytujúcich sa v ľudskom mozgu, ktorá tu ešte nebola. Tento objav vzrušujúco naznačuje, že náš mozog môže byť ešte výkonnejšími jednotkami výpočtu, než sme si uvedomovali.

Začiatkom minulého roka výskumníci z inštitútov v Nemecku a Grécku informovali o mechanizme vo vonkajších kortikálnych bunkách mozgu, ktorý sám o sebe produkuje nový „gradovaný“ signál, ktorý by mohol poskytnúť jednotlivým neurónom iný spôsob, ako vykonávať svoje logické funkcie.

Meraním elektrickej aktivity v častiach tkaniva odobratých počas chirurgického zákroku u epileptických pacientov a analýzou ich štruktúry pomocou fluorescenčnej mikroskopie neurológovia zistili, že jednotlivé bunky v kôre používajú na „spaľovanie“ nielen obvyklé sodíkové ióny, ale aj vápnik.



Táto kombinácia kladne nabitých iónov spustila vlny napätia, ktoré nikdy predtým neboli pozorované, označované ako dendritické akčné potenciály sprostredkované vápnikom alebo dCaAP.

Mozgy – najmä tie ľudského druhu – sa často porovnávajú s počítačmi.Analógia má svoje hranice, ale na niektorých úrovniach vykonávajú úlohy podobným spôsobom.

Oba využívajú silu elektrického napätia na vykonávanie rôznych operácií. V počítačoch je to vo forme pomerne jednoduchého toku elektrónov cez priesečníky nazývané tranzistory.

V neurónoch je signál vo forme vlny otvárania a zatvárania kanálov, ktoré vymieňajú nabité častice, ako je sodík, chlorid a draslík. Tento pulz prúdiacich iónov sa nazýva an akčný potenciál .

Namiesto tranzistorov neuróny riadia tieto správy chemicky na konci vetiev nazývaných dendrity.

'Dendrity sú ústredné pre pochopenie mozgu, pretože sú jadrom toho, čo určuje výpočtovú silu jednotlivých neurónov,' neurovedec z Humboldtovej univerzity Matthew Larkum povedal Walterovi Beckwithovi v American Association for the Advancement of Science v januári 2020.

Dendrity sú semafory nášho nervového systému. Ak je akčný potenciál dostatočne významný, môže sa preniesť na iné nervy, ktoré môžu zablokovať alebo odovzdať správu.

Toto je logický základ nášho mozgu – vlnenie napätia, ktoré možno spoločne komunikovať v dvoch formách: buď A správa (ak x a y sa spustia, správa sa odovzdá); alebo an ALEBO správa (ak x alebo y sa spustí, správa sa odovzdá).

Pravdepodobne to nikde nie je zložitejšie ako v hustej, vrásčitej vonkajšej časti ľudského centrálneho nervového systému; mozgová kôra. Hlbšia druhá a tretia vrstva sú obzvlášť hrubé, plné vetiev, ktoré vykonávajú funkcie vysokého poriadku, ktoré spájame s pocitmi, myšlienkami a motorickým ovládaním.

Boli to tkanivá z týchto vrstiev, na ktoré sa vedci podrobne pozreli a pripojili bunky k zariadeniu nazývanému somatodendritická náplasťová svorka, aby posielali aktívne potenciály hore a dole každým neurónom a zaznamenávali ich signály.

'Nastal moment 'heuréka', keď sme prvýkrát videli dendritické akčné potenciály,' povedal Larkum .

Aby sa zabezpečilo, že žiadne objavy nebudú jedinečné pre ľudí s epilepsiou, svoje výsledky dvakrát skontrolovali v niekoľkých vzorkách odobratých z mozgových nádorov.

Zatiaľ čo tím vykonal podobné experimenty na potkanoch , druhy signálov, ktoré pozorovali bzučanie cez ľudské bunky, boli veľmi odlišné.

Ešte dôležitejšie je, že keď do buniek dávkovali blokátor sodíkových kanálov tzvtetrodotoxín, stále našli signál. Iba blokovaním vápnika všetko stíchlo.

Hľadanie akčného potenciálu sprostredkovaného vápnikom je dosť zaujímavé. Ale modelovanie spôsobu, akým tento citlivý nový druh signálu fungoval v kôre, odhalilo prekvapenie.

Okrem logického A a ALEBO funkcie typu, tieto jednotlivé neuróny by mohli pôsobiť ako 'exkluzívny' ALEBO ( ZADARMO ) križovatky , ktoré umožňujú signál len vtedy, keď je iný signál odstupňovaný určitým spôsobom.

'Tradične, ZADARMO predpokladalo sa, že prevádzka si vyžaduje sieťové riešenie,“ napísali výskumníci .

Je potrebné urobiť viac práce, aby sme videli, ako sa dCaAP správajú naprieč celými neurónmi a v živom systéme. Nehovoriac o tom, či ide o človeka, alebo či sa podobné mechanizmy vyvinuli aj inde v živočíšnej ríši.

Technológia je tiežpri pohľade na náš vlastný nervový systémpre inšpiráciu, ako vyvinúť lepší hardvér; Vedieť, že naše vlastné jednotlivé bunky majú v rukáve niekoľko ďalších trikov, by mohlo viesť k novým spôsobom sieťovania tranzistorov.

Ako presne sa tento nový logický nástroj vtlačený do jedinej nervovej bunky premietne do vyšších funkcií, je otázka, na ktorú budú musieť odpovedať budúci výskumníci.

Tento výskum bol publikovaný v r Veda .

Verzia tohto článku bola pôvodne publikovaná v januári 2020.

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.