Mokslininkai sugebėjo nustatyti unikalią ląstelių pranešimų formą, kuri vyksta žmogaus smegenyse. Tai atskleidžia, kiek dar turime išmokti apie paslaptingą vidinį jo veikimą.

Įdomu tai, kad šis atradimas rodo, kad mūsų smegenys gali būti galingesni skaičiavimo vienetai, nei mes įsivaizdavome.

2020 m. mokslininkai iš institutų Vokietijoje ir Graikijoje pranešė apie smegenų ekstraląstelinėse žievės ląstelėse esantį mechanizmą, kuris sukuria naują savo „gradiento“ signalą, signalą, galintį suteikti atskiriems neuronams dar vieną būdą atlikti savo logines funkcijas.

Matuodami elektrinį aktyvumą epilepsija sergančių pacientų operacijos metu pašalintose audinių dalyse ir fluorescencine mikroskopu analizuodami jų struktūrą, neurologai nustatė, kad atskiros smegenų žievės ląstelės uždegimui naudoja ne tik įprastus natrio jonus, bet ir kalcį.

Šis teigiamai įkrautų jonų derinys sukėlė anksčiau nematytas elektrinio potencialo bangas, kurios vadinamos kalcio sąlygojamais dendritiniais veikimo potencialais arba dCaAP.

Smegenys, ypač žmonių, dažnai lyginamos su kompiuteriais. Iš tiesų, šis matavimas turi savo apribojimų, tačiau kai kuriais lygmenimis įrenginiai savo užduotis atlieka panašiai.

Abu naudoja elektros įtampos galią įvairioms operacijoms atlikti. Kompiuteriuose tai yra paprastas elektronų srautas per jungtis, vadinamus tranzistoriais.

Neuronuose signalas yra atvirų ir uždarų kanalų bangos pavidalu, kurie keičiasi įkrautomis dalelėmis, tokiomis kaip natris, chloridas ir kalis. Šis tekančių jonų impulsas vadinamas impulsu Veiksmo potencialas.

Vietoj tranzistorių neuronai chemiškai perduoda šiuos pranešimus šakų, vadinamų dendritais, gale.

„Neuronų dendritai yra labai svarbūs norint suprasti smegenis, nes jie sudaro atskirų neuronų skaičiavimo galią lemiantį pagrindą“, – sako Humboldto universiteto neurologas. Matthew Larcomas papasakojo Walteriui Beckwithui Amerikos mokslo pažangos asociacijoje 2020 m. sausio mėn.

Neuroniniai dendritai yra mūsų nervų sistemos eismo signalai. Jei veikimo potencialas yra pakankamai didelis, jis gali būti perduotas kitiems nervams, kurie gali blokuoti arba perduoti pranešimą.

Tai yra mūsų smegenų loginis pagrindas – elektros įtampos bangavimas, kuris gali būti bendrai perduodamas dviem formomis: arba Ir pranešimas (jei x Ir Jei įjungta, pranešimas perduodamas); arba arba pranešimas (jei x arba y paleidžiamas ir pranešimas perduodamas).

Tai tikrai sudėtingiau nei bet kur kitur tankioje, raukšlėtoje išorinėje žmogaus centrinės nervų sistemos dalyje; Smegenų žievės. Antrasis ir trečiasis gilesni sluoksniai yra ypač stori, užpildyti šakomis, kurios atlieka aukštesnio lygio funkcijas, kurias mes siejame su pojūčiais, mintimis ir judesių valdymu.

Tyrėjai atidžiai ištyrė šių sluoksnių audinį, prijungdami ląsteles prie prietaiso, vadinamo dendritiniu somatiniu pleistru, kad siųstų aktyvų potencialą aukštyn ir žemyn kiekviename neurone, registruodami jo signalus.

„Buvo nuostabus eurekos momentas, kai pirmą kartą pamatėme dendritinį veikimo potencialą“, Larcomas pasakė.

Siekdami įsitikinti, kad išvados nebuvo būdingos tik epilepsija sergantiems žmonėms, jie iš naujo patikrino savo išvadas, atlikdami nedidelį skaičių mėginių, paimtų iš smegenų auglių.

Kol komanda atliko panašius eksperimentus Ant peliųSignalų tipai, kuriuos jie pastebėjo zvimbiant per žmogaus ląsteles, buvo labai skirtingi.

Dar svarbiau yra tai, kad duodami ląstelėms natrio kanalų blokatoriaus, vadinamo tetrodotoksinu, dozę, jie rado signalą. Viskas nurimo tik sulaikius kalcį.

Kalcio sukelto veikimo potencialo atradimas yra pakankamai įdomus. Tačiau modeliuojant šio jautraus naujo tipo signalo veikimą smegenų žievėje, paaiškėjo netikėtumas.

Be loginio Ir Ir arba– tipo funkcijos, šie atskiri neuronai gali veikti kaip 'Išskirtinis' arba (XOR) sankryžosekuris leidžia signalą tik tada, kai kitas signalas klasifikuojamas pagal tam tikrą stilių.

„Tradiciškai, XOR „Buvo manoma, kad šiam procesui reikalingas tinklo sprendimas. Tyrėjai rašė.

Reikia daugiau pastangų norint suprasti, kaip dCaAP baltymai elgiasi visuose neuronuose ir gyvoje sistemoje. Jau nekalbant apie tai, ar šie baltymai yra žmogaus sukurti, ar panašūs mechanizmai išsivystė kitur gyvūnų karalystėje.

Technologijos taip pat ieško mūsų nervų sistemos įkvėpimo, kaip sukurti geresnius įrenginius; Žinant, kad mūsų atskiros ląstelės turi daugiau gudrybių po rankovėmis, gali atsirasti naujų tranzistorių sujungimo būdų.

Kaip šis naujas samprotavimo įrankis, įterptas į vieną neuroną, virsta aukštesnėmis funkcijomis, yra klausimas, į kurį turės atsakyti būsimi mokslininkai.

Šis tyrimas buvo paskelbtas m Mokslai.

Pradinė šio straipsnio versija buvo paskelbta 2020 m. sausio mėn.