Dendryty to początek rewolucji

Przez wiele lat, neuronauka użyła innej narzędzia do „słuchania” rozmów neuronowych. W taki sam sposób, w jaki lingwiści odszyfrowują nieznany język, naukowcy próbują rozszyfrować wzorce odpalania neuronowego, aby znaleźć gramatykę mózgu. W tych próbach wydaje się, że narodziły się nowe gwiazdy: dendryty.

Najnowsze badania wydają się pokazywać, że neuronauka, jeśli chodzi o oszacowanie pojemności naszego mózgu, tylko drapała powierzchnię. Uniwersytet UCLA odkrył ukrytą warstwę komunikacji neuronalnej przez dendryty. Oznacza to, że pojemność mózgu może być nawet 100 razy większa niż wcześniej sądzono.

Odkrycie to może znacząco zmienić podstawy konwencjonalnej neuronauki. Jeszcze kilka miesięcy temu podstawy neurobiologii były wspierane przez przekonanie, że dendryty są czymś w rodzaju pasywnego okablowania, które przenosi sygnały elektryczne do ciała nerwowego, somy. Jednak badania te wykazały, że dendryty są czymś więcej niż tylko biernymi sterownikami. Dendryty generują swoje sygnały elektryczne, w szczytach pięciokrotnie większych i częstszych że piki pochodzące z jąder neuronów.

Co pociąga za sobą to odkrycie?

Mówimy o bardzo radykalnej zmianie wiedzy, jaką neurobiologia ma na temat funkcjonowania mózgu. Między innymi, możliwe jest, że procesy uczenia się zachodzą na poziomie dendrytów a nie w soma neuronów.

Konwencjonalna neuronauka twierdzi, że sygnały elektryczne emitowane przez ciała komórek są podstawą naszych zdolności poznawczych. Teraz wiemy, że dendryty nie mają funkcji pasywnej i że emitują również własne sygnały elektryczne.

Jeśli to nie jest już zaskakujące samo w sobie, Naukowcy odkryli, że dendryty są również inteligentne. Są w stanie dostosować swój elektryczny strzał z czasem. Ten rodzaj plastyczności zaobserwowano do tej pory tylko w ciałach neuronalnych. Sugeruje to, że dendryty mogli się uczyć samodzielnie.

Ponieważ dendryty są znacznie bardziej aktywne niż ciało komórkowe, możemy to wyczuć większość informacji generowanych w neuronie odbywa się na poziomie dendrytów bez informowania ciała komórki. Oznacza to, że dendryty mogą działać jako jednostka obliczeniowa i przetwarzać ich informacje. Niezależność, która kilka miesięcy temu nie była nawet podejrzewana.

„To tak, jakby nagle odkryłeś, że kable prowadzące do procesora twojego komputera mogą również przetwarzać informacje, całkowicie ekstrawaganckie i nieco kontrowersyjne”.

-Dr Mayank R. Mehta, dyrektor ds. Badań-

Pojemność mózgu: badania

Zespół badawczy dr. Mayanka R. Mehty opracował system, który umożliwia umieszczanie elektrod w pobliżu dendrytów szczura. System ten umożliwia przechwytywanie sygnałów elektrycznych od zwierzęcia w czasie, gdy jesteś przebudzony i wykonujesz swoje codzienne czynności, a także podczas snu. W ten sposób byli w stanie słuchać przez cztery dni z rzędu aktywności elektrycznej dendrytów i przesyłać je na żywo do komputerów.

Elektrody wszczepiono w obszar mózgu powiązany z planowaniem ruchów, tylną korą ciemieniową. To, co udało im się uchwycić, to podczas okresów snu sygnały elektryczne wyglądały jak nieregularne fale, a przy każdym z nich wskazywano szczyt.

Mam na myśli, podczas gdy szczury spały, dendryty rozmawiały między sobą, i zrobili to w strzelaniu elektrycznym do pięciu razy szybciej niż te powstałe w ciałach komórkowych. W okresach przebudzenia szybkość wypalania została pomnożona przez dziesięć.

Dendryty: mierniczy tu i teraz

Kolejne szokujące odkrycie podczas tego badania znaleziono w rodzaju sygnału emitowanego przez dendryty. Sygnały elektryczne dendrytów mogą być cyfrowe, ale wykazują również duże wahania, prawie dwa razy większe niż same kolce. Ten rodzaj szerokich wahań pokazuje to dendryt wykazywał również analogową aktywność obliczeniową. Coś, czego wcześniej nie widziano w żadnym schemacie aktywności neuronalnej.

To, co oblicza ten rodzaj emisji dendrytów, wydaje się być związane z czasem i przestrzenią. Obserwując szczury zachowujące się w labiryncie, wyróżniono dwa rodzaje sygnałów. Jeden w postaci pików z ciała komórki jako antycypacja zachowania. W tym przypadku było to przed skrętem. Podczas gdy dendryty emitowali swoje sygnały obliczeniowe, tak jak zwierzę skręciło za róg.

Wydaje się, że neuronauka nie doceniała mocy obliczeniowej mózgu. Tylko z perspektywy objętości, a ponieważ dendryty są 100 razy większe niż soma, możemy to założyć mózg ma w rzeczywistości sto razy większą zdolność przetwarzania niż sądzono. Wydaje się, że neuron nie będzie już podstawową jednostką obliczeniową mózgu po przejęciu dendrytów.

Neuronas rosa mosqueta, nowa klasa neuronów Niewiele jeszcze wiadomo o neuronach rosa mosqueta, ale na razie odkrycie rodzi pytania równie interesujące jak ewolucja człowieka Czytaj więcej "