Metronoomi neuronid: uut tüüpi närvirakud?

Uued teadusuuringud on avastanud teatud tüüpi neuronid, mis toimiksid omamoodi kella või metronoomina, hoides aju sünkroniseerituna.

Need ajurakud, ristitud metronoomi neuronite nimega, võib mängida olulist rolli närvitegevuse koordineerimisel.

• Seotud artikkel: "Neuronite tüübid: omadused ja funktsioonid"

Gammalained: orkestri dirigendid?

Meie aju on nagu suur kontserdisaal. Arvukate ja keeruliste kognitiivsete protsesside juhtimiseks ja juhtimiseks on vajalik mitmete neuronite rühma aktiveerumine ja sarnaselt erinevatele muusikaorkestri liikmed töötavad harmoonias, et luua protsesside sümfoonia, mis võimaldab meil tajuda ja suhelda ümber.

Kuid nagu orkestrid, võib aju vajada dirigenti, et hoida kõik osad aktiivsena ja sünkroonis. Selles mõttes on mitu neuroteadlast, kes kinnitavad, et gamma rütmid, lained ajurakud, mis kõikuvad sagedusega umbes 40 tsüklit sekundis, võivad mängida See funktsioon.

Arvatakse, et need gamma lainete võnked toimiksid omamoodi kella või metronoomina mis koordineerib teabe ülekandmist ühelt neuronirühmalt teisele, seega tundub, et see on olemas Paljud tõendid näitavad, et gamma-lainete roll kognitiivses töötlemises on põhiline.

Aastakümnete jooksul inimeste ja teiste loomadega tehtud uuringute jooksul on leitud mustreid paljudes valdkondades aju, mida on seostatud mitmesuguste kognitiivsete protsessidega, nagu tähelepanu või mälu töö. Mõned uuringud on isegi seostanud nende gammavõnkumiste häireid erinevate neuroloogiliste haigustega, sealhulgas Alzheimeri tõve ja skisofreenia.

Siiski näib, et absoluutset üksmeelt pole. Mõned neuroteadlased usuvad, et gamma-lainete roll ei oleks nii määrav, ja nad kinnitavad, et need rütmid võivad korreleeruda ajutegevusega, kuid ei anna sellele olulist panust sama.

Metronoomi neuronid: uuringud hiirtel

Uurimaks, kas gammalained mängisid tõesti olulist rolli närvitegevuse koordineerimisel, Browni ülikooli neuroteadlased Moore ja Shin alustasid oma uuringuid hiirtega, avastades, et varem tundmatu neuronite kogum toimiks metronoomina.

Need äsja avastatud rakud tulistasid rütmiliselt gammasagedustel (30–55 tsüklit sekundis), olenemata sellest, mis juhtus väliskeskkond ja tõenäosus, et loom tuvastab sensoorse stiimuli, seostati nende neuronite võimega toime tulla. aega.

Moore ja Shin alustasid oma uurimistööd kui üldist ajutegevuse otsingut, mis on seotud puudutuse tajumisega. Selleks implanteerisid nad hiire somatosensoorse ajukoore kindlasse piirkonda elektroodid, mis vastutavad meelte sisendi töötlemise eest. Järgmisena mõõtsid nad närvitegevust, jälgides samal ajal näriliste võimet tajuda oma vuntside peent koputamist.

Teadlased keskendusid gammavõnkumisele ja otsustas analüüsida kindlat ajurakkude rühma, mida nimetatakse kiiresti kiirenevateks interneuroniteks, sest varasemad uuringud näitasid, et nad võivad osaleda nende kiirete rütmide loomises. Analüüs näitas, et ootuspäraselt tulistasid need rakud gammasagedused ennustasid, kui hästi suudavad hiired oma kontakti tuvastada vurrud.

Kuid kui neuroteadlased uuringusse süvenesid, avastasid nad midagi kummalist. Ja see on see, et nad eeldasid, et rakud, mis aktiveeruvad vastusena sensoorsele stiimulile, näitavad kõige tugevamaid seoseid tajumistäpsusega. Rakkude uurimisel oli see seos aga nõrgenenud. Nii mõistsid nad, et võib-olla ei ole rakud sensoorsed ja toimivad ajamõõtjatena, olenemata sellest, mis keskkonnas toimub.

Korrates analüüsi ainult rakkudega, mis sensoorsele sisendile ei reageerinud, muutus seos taju täpsusega tugevamaks. Lisaks sellele, et väliskeskkond ei olnud häiritud, kippus see spetsiifiline neuronite alamhulk regulaarselt suurenema gammavahemiku intervallides, nagu metronoom. See on rohkem, mida rütmilisemad rakud olid, seda paremini tundusid loomad vurrude koputamist tuvastavat. Avakontserdisaali metafooriga jätkates näis juhtuvat see, et mida paremini dirigent aega juhib, seda parem on ka orkester.

• Teid võivad huvitada: "Ajulainete tüübid: delta, teeta, alfa, beeta ja gamma"

aju kellad

Me kõik oleme mingil hetkel kuulnud sisemisest kellast või bioloogilisest kellast. Ja see on see meie aju reageerib aja kulgemisele füsioloogiliste süsteemide kaudu mis võimaldavad meil elada kooskõlas looduse rütmidega, näiteks päeva ja öö või aastaaegade tsüklitega.

Inimese aju kasutab kahte "kella". Esimene, meie sisemine kell, mis võimaldab meil tuvastada aja möödumist ja on meie igapäevaseks toimimiseks hädavajalik. Selle kellaga saame näiteks mõõta kahe tegevuse vahel kulunud aega, teada, kui palju aega oleme kulutanud sellise ülesande täitmisele nagu autojuhtimine või õppimine, sest muidu kestaks seda tüüpi tööd lõputult, ilma et meil oleks möödunud ajast aimugi. minevik.

Teine kell ei saanud mitte ainult esimesega paralleelselt töötada, vaid võis sellega isegi konkureerida. See ajusüsteem asuks esimeses kellas ja töötaks koostöös ajukoorega, et integreerida ajalist informatsiooni. See mehhanism rakenduks näiteks hetkedel, mil meie keha pöörab tähelepanu sellele, kuidas aeg on möödunud.

Möödunud ajast teadvustamise tunne on sama vajalik kui protsessi käigus tehtu mälestuse hoidmine. Ja siin tuleb mängu aju struktuur, näiteks aju. hipokampus, mis vastutab selliste protsesside eest nagu inhibeerimine, pikaajaline mälu või ruum, samuti mängib viimaste teadusuuringute kohaselt olulist rolli aja möödumise meelespidamisel.

Tulevikus on oluline jätkata uute ravimeetodite väljatöötamist ja nende ajustruktuuride ja meie sisemiste kellade seoste uurimist neurodegeneratiivsete haigustega. nagu Alzheimeri tõbi ja muud tüüpi dementsus, samuti psüühikahäired ja ajuhaigused, millesse on kaasatud aja ja ruumi mõiste degeneratsiooniprotsessid. kehaline.

Bibliograafilised viited:

• Browni ülikool (2019). Neuroteadlased avastavad neuronitüübi, mis toimib aju metronoomina. ScienceDaily. Saadaval: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.