Вченим вдалося ідентифікувати унікальну форму обміну повідомленнями в клітинах, яка відбувається в мозку людини. Це показує, скільки нам ще належить дізнатися про його таємничу внутрішню роботу.
Цікаво, що це відкриття свідчить про те, що наш мозок може бути більш потужною обчислювальною одиницею, ніж ми собі уявляли.
У 2020 році дослідники з інститутів Німеччини та Греції повідомили про механізм у позаклітинних коркових клітинах мозку, який виробляє новий власний «градієнтний» сигнал, сигнал, який може надати окремим нейронам інший спосіб виконувати свої логічні функції.
Вимірюючи електричну активність у ділянках тканини, видалених під час операції у хворих на епілепсію, і аналізуючи їхню структуру за допомогою флуоресцентної мікроскопії, нейробіологи виявили, що окремі клітини кори головного мозку використовують не лише звичайні іони натрію, а й кальцію.
Ця комбінація позитивно заряджених іонів викликала хвилі електричного потенціалу, які ніколи раніше не спостерігалися, які називаються опосередкованими кальцієм дендритними потенціалами дії, або dCaAP.
Мозок, особливо людського, часто порівнюють з комп’ютером. Дійсно, це вимірювання має свої обмеження, але на деяких рівнях пристрої виконують свої завдання подібним чином.
Обидва використовують силу електричної напруги для виконання різних операцій. У комп’ютерах це простий потік електронів через переходи, які називаються транзисторами.
У нейронах сигнал має форму хвилі відкритих і закритих каналів, які обмінюються зарядженими частинками, такими як натрій, хлорид і калій. Цей імпульс потоку іонів називається імпульсом Потенціал дії.
Замість транзисторів нейрони передають ці повідомлення хімічно на кінці розгалужень, які називаються дендритами.
«Дендрити нейронів є основоположними для розуміння мозку, оскільки вони формують ядро того, що визначає обчислювальну потужність окремих нейронів», — говорить нейробіолог Університету Гумбольдта. Метью Ларком сказав Волтеру Беквіту В Американській асоціації сприяння розвитку науки в січні 2020 року.
Нервові дендрити є світлофорами в нашій нервовій системі. Якщо потенціал дії достатньо великий, він може передаватися іншим нервам, які можуть блокувати або передавати повідомлення.
Це обґрунтування нашого мозку – коливання електричної напруги, які можуть спільно передаватись у двох формах: або І повідомлення (якщо x І Якщо ввімкнено, повідомлення передається); або або повідомлення (якщо x або y виконується, і повідомлення передається).
Це, безумовно, складніше, ніж будь-де в щільному, зморшкуватому зовнішньому відділі центральної нервової системи людини; Кора головного мозку. Другий і третій більш глибокі шари особливо товсті, заповнені гілками, які виконують функції вищого рівня, які ми асоціюємо з відчуттями, думками та контролем рухів.
Дослідники уважно вивчили тканину цих шарів, з’єднавши клітини з пристроєм під назвою дендритний соматичний патч-затискач, щоб посилати активні потенціали вгору та вниз по кожному нейрону, записуючи його сигнали.
«Був дивовижний момент еврики, коли ми вперше побачили дендритні потенціали дії», Ларком сказав.
Щоб переконатися, що будь-які висновки не є унікальними для людей з епілепсією, вони повторно перевірили свої висновки на невеликій кількості зразків, взятих із пухлин головного мозку.
Поки команда проводила аналогічні експерименти На мишахТипи сигналів, які вони спостерігали, проходячи через людські клітини, були дуже різними.
Що ще важливіше, коли вони дали клітинам дозу блокатора натрієвих каналів під назвою тетродотоксин, вони виявили сигнал. Все заспокоїлося лише відмовою від кальцію.
Відкриття опосередкованого кальцієм потенціалу дії досить цікаве. Але моделювання того, як цей чутливий новий тип сигналу працює в корі головного мозку, виявило сюрприз.
Крім логічного І І або– функції типу, якими можуть виступати ці окремі нейрони “Ексклюзив” або (XOR) перехрестяякий дозволяє сигнал лише тоді, коли інший сигнал класифікується за певним стилем.
«Традиційно, XOR «Вважалося, що цей процес вимагає мережевого рішення». Дослідники написали.
Потрібні додаткові зусилля, щоб зрозуміти, як білки dCaAP поводяться в усіх нейронах і в живій системі. Не кажучи вже про те, чи ці білки створені людиною, чи подібні механізми розвинулися деінде в тваринному світі.
Технологія також шукає натхнення в нашій нервовій системі для розробки кращих пристроїв; Знання того, що в наших окремих клітинах є ще багато хитрощів, може призвести до нових способів з’єднання транзисторів.
Питання, на яке майбутні дослідники повинні будуть відповісти, як цей новий інструмент міркування, вбудований в один нейрон, перетворюється на вищі функції.
Це дослідження було опубліковано в наук.
Оригінальна версія цієї статті була опублікована в січні 2020 року.
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
