Metronomneuroner: en ny type nervecelle?

Nye videnskabelige undersøgelser har opdaget en type neuron, der ville fungere som en slags ur eller metronom, der holder hjernen synkroniseret.

Disse hjerneceller, døbt med navnet på metronomneuroner, kunne spille en grundlæggende rolle i koordinering af neural aktivitet.

• Relateret artikel: "Typer af neuroner: egenskaber og funktioner"

Gammabølger: orkestrets dirigenter?

Vores hjerne er som en stor koncertsal. For at styre og styre talrige og komplekse kognitive processer er det nødvendigt for flere grupper af neuroner at aktivere og ligesom de forskellige medlemmer af et musikorkester, arbejder i harmoni for at producere en symfoni af processer, der giver os mulighed for at opfatte og interagere med vores rundt om.

Men ligesom orkestre kan hjernen have brug for en dirigent for at holde alle dens dele aktive og synkroniserede. I denne forstand er der flere neurovidenskabsmænd, der fastholder, at gammarytmer, bølger hjerneceller, der svinger med en frekvens på cirka 40 cyklusser i sekundet, kunne spille Denne funktion.

Det menes det disse svingninger af gammabølgerne ville fungere som en slags ur eller metronom der koordinerer overførslen af ​​information fra en gruppe af neuroner til en anden, så der synes at være Rigelig dokumentation tyder på, at gammabølgernes rolle i kognitiv behandling er grundlæggende.

I løbet af årtiers forskning i mennesker og andre dyr er der fundet mønstre i mange områder af hjerne, der har været forbundet med en række kognitive processer, såsom opmærksomhed eller hukommelse af job. Nogle undersøgelser har endda forbundet forstyrrelser i disse gamma-oscillationer med forskellige neurologiske sygdomme, herunder Alzheimers sygdom og skizofreni.

Der synes dog ikke at være nogen absolut konsensus. Nogle neurovidenskabsmænd mener, at gammabølgernes rolle ikke ville være så afgørende, og de forsikrer, at disse rytmer kunne korrelere med hjerneaktivitet, men ikke give et væsentligt bidrag til samme.

Metronomneuroner: undersøgelser i mus

For at undersøge, om gammabølger virkelig spillede en vigtig rolle i koordineringen af ​​neural aktivitet, Brown University neuroforskere Moore og Shin begyndte deres undersøgelse i mus, og opdagede, at et hidtil ukendt sæt neuroner ville fungere som en metronom.

Disse nyopdagede celler affyrede rytmisk ved gamma-frekvenser (30-55 cyklusser pr. sekund), uanset hvad der skete i ydre miljø, og sandsynligheden for, at et dyr ville opdage en sensorisk stimulus, var forbundet med disse neuroners evne til at håndtere tid.

Moore og Shin begyndte deres forskning som en generel søgen efter hjerneaktivitet relateret til opfattelsen af ​​berøring. Og for at gøre det implanterede de elektroder i et specifikt område af musens somatosensoriske cortex, ansvarlig for at behandle input fra sanserne. Dernæst målte de neural aktivitet, mens de observerede gnavernes evne til at mærke subtile banker på deres knurhår.

Forskerne fokuserede på gammaoscillationer og besluttede at analysere en specifik gruppe af hjerneceller, kaldet hurtigt accelererende interneuroner, fordi tidligere undersøgelser havde antydet, at de kunne deltage i genereringen af ​​disse hurtige rytmer. Analysen afslørede, som forventet, i hvilken grad disse celler skød mod gamma-frekvenser forudsagde, hvor godt musene ville være i stand til at opdage kontakt med deres knurhår.

Men da neuroforskere dykkede ned i undersøgelsen, fandt de noget mærkeligt. Og det er, at de forventede, at de celler, der ville aktiveres som reaktion på en sensorisk stimulus, ville vise de stærkeste forbindelser med perceptuel præcision. Efter at have undersøgt cellerne var denne forbindelse imidlertid blevet svækket. Så de indså, at cellerne måske ikke er sensoriske og fungerer som tidtagere, uanset hvad der sker i miljøet.

Ved at gentage analysen med kun de celler, der ikke reagerede på sensorisk input, blev forbindelsen med perceptuel nøjagtighed stærkere. Ud over at være uforstyrret af det ydre miljø, havde denne specifikke delmængde af neuroner en tendens til at stige regelmæssigt i gamma-intervaller, som en metronom. Det er mere, jo mere rytmiske cellerne var, jo bedre syntes dyrene til at detektere knurhår. Hvad der så ud til at ske, fortsætter med åbningskoncertsalens metafor, er, at jo bedre dirigenten er til at styre tiden, jo bedre bliver orkestret.

• Du kan være interesseret i: "Typer af hjernebølger: Delta, Theta, Alpha, Beta og Gamma"

hjernens ure

Vi har alle hørt om det indre ur eller det biologiske ur på et tidspunkt. Og det er det vores hjerne reagerer på tidens gang gennem fysiologiske systemer som giver os mulighed for at leve i harmoni med naturens rytmer, såsom dag og nats cyklusser eller årstidernes.

Den menneskelige hjerne bruger to "ure". Den første, vores indre ur, som giver os mulighed for at registrere tidens gang og er afgørende for at fungere i vores daglige. Med dette ur kan vi for eksempel måle den tid, der går mellem to aktiviteter, vide hvor meget tid vi har brugt på at udføre en opgave som f.eks. kører bil eller studerer, da ellers denne type gøremål ville fortsætte i det uendelige, uden at vi har nogen forestilling om den tid, der er gået. forbi.

Det andet ur kunne ikke kun køre parallelt med det første, men kunne endda konkurrere med det. Dette hjernesystem ville blive anbragt inde i det første ur, og ville arbejde i samarbejde med hjernebarken for at integrere tidsmæssig information. Denne mekanisme vil for eksempel blive udført i de øjeblikke, hvor vores krop er opmærksom på, hvordan tiden er gået.

Følelsen af ​​at være bevidst om den tid, der er gået, er lige så nødvendig som at bevare et minde om, hvad vi har lavet under processen. Og det er her en hjernestruktur som hjernen kommer i spil. hippocampus, ansvarlig for processer som hæmning, langtidshukommelse eller rum, samt spiller en grundlæggende rolle i at huske tidens gang, ifølge de seneste videnskabelige undersøgelser.

I fremtiden vil det være essentielt at fortsætte med at udvikle nye behandlinger og undersøge sammenhængen mellem disse hjernestrukturer og vores indre ure med neurodegenerative sygdomme. Alzheimers og andre typer demens, samt med psykiske lidelser og hjernesygdomme, hvor processer af degeneration af forestillingen om tid og rum er involveret fysisk.

Bibliografiske referencer:

• Brown University (2019). Neurovidenskabsmænd opdager neurontype, der fungerer som hjernens metronom. ScienceDaily. Tilgængelig i: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.