メトロノームニューロン：新しいタイプの神経細胞?

新しい科学的調査により、一種の時計またはメトロノームとして機能し、脳の同期を維持するニューロンのタイプが発見されました。

これらの脳細胞は、メトロノームニューロンの名前で洗礼を受けました、神経活動の調整において基本的な役割を果たす可能性があります。

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ガンマ波: オーケストラの指揮者?

私たちの脳は大きなコンサートホールのようなものです。 多数の複雑な認知プロセスを指揮および管理するためには、ニューロンのいくつかのグループが活性化する必要があります。 オーケストラのメンバーは、私たちが知覚し、私たちと相互作用することを可能にするプロセスのシンフォニーを生み出すために調和して働きます その周り。

しかし、オーケストラと同じように、脳はそのすべての部分をアクティブにして同期させるために指揮者を必要とするかもしれません. この意味で、そのガンマリズム、波を維持する神経科学者が何人かいます。 毎秒約 40 サイクルの頻度で変動する脳細胞は、 この機能。

信じられている ガンマ波のこれらの振動は、一種の時計またはメトロノームとして機能します ニューロンの1つのグループから別のグループへの情報の転送を調整するため、あるようです 認知処理におけるガンマ波の役割は、 基本的。

何十年にもわたる人間や他の動物の研究により、パターンは人間の多くの領域で発見されています。 注意や記憶など、さまざまな認知プロセスに関連付けられている脳 仕事。 いくつかの研究は、これらのガンマ振動の障害を、アルツハイマー病や 統合失調症.

ただし、絶対的なコンセンサスはないようです。 一部の神経科学者は、ガンマ波が果たす役割はそれほど決定的ではないと信じており、 これらのリズムは脳の活動と相関する可能性がありますが、 同じ。

メトロノームニューロン：マウスでの研究

ガンマ波が神経活動の調整に本当に重要な役割を果たしているかどうかを調べるために、 ブラウン大学の神経科学者であるムーアとシンは、マウスで研究を開始しました、これまで知られていなかったニューロンのセットがメトロノームとして機能していることを発見しました。

これらの新しく発見された細胞は、ガンマ周波数 (1 秒あたり 30 ～ 55 サイクル) でリズミカルに発火しました。 外部環境、および動物が感覚刺激を検出する確率は、これらのニューロンがそれを処理する能力と関連していました。 時間。

ムーアとシンは、触覚に関連する脳活動の一般的な調査として研究を開始しました。 そのために、感覚からの入力を処理するマウスの体性感覚皮質の特定の領域に電極を埋め込んだ。 次に、齧歯類がヒゲを軽く叩くのを感知する能力を観察しながら、神経活動を測定しました。

研究者はガンマ振動に注目し、 急速に加速する介在ニューロンと呼ばれる脳細胞の特定のグループを分析することにしました、以前の研究では、これらの速いリズムの生成に参加できることが示唆されていたためです。 分析の結果、予想通り、これらの細胞が ガンマ周波数は、マウスが自分との接触をどれだけうまく検出できるかを予測しました。 ひげ。

しかし、神経科学者がこの研究を詳しく調べたところ、奇妙なことがわかりました。 そして、感覚刺激に反応して活性化する細胞は、知覚精度との最も強い関連性を示すだろうと彼らは期待していた. しかし、細胞を調べると、このつながりは弱まっていた。 そこで彼らは、環境で何が起こっているかに関係なく、おそらく細胞は感覚的ではなく、タイムキーパーとして機能することに気付きました.

感覚入力に反応しなかった細胞のみで分析を繰り返すことで、知覚精度との関連性がより強くなりました。 外部環境に邪魔されないことに加えて、ニューロンのこの特定のサブセットは、メトロノームのように、ガンマ範囲の間隔で定期的に増加する傾向がありました. それはもっと、 細胞がよりリズミカルになればなるほど、動物はひげのたたきをよりよく検出するように見えた.. コンサートホールのオープニングの例え話を続けると、指揮者が時間を管理するのが上手であればあるほど、オーケストラは上手になるということが起こっているように見えました。

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脳の時計

私たちは皆、体内時計や生物時計について聞いたことがあるでしょう。 そしてそれはそれです 私たちの脳は、生理学的システムを通じて時間の経過に反応します 昼と夜、季節など、自然のリズムと調和して生きていけるように。

人間の脳は2つの「時計」を使っています。 1つ目は、時間の経過を検出できる体内時計で、日常生活に欠かせないものです。 この時計を使用すると、たとえば、2 つのアクティビティ間の経過時間を測定したり、次のようなタスクに費やした時間を知ることができます。 車を運転したり、勉強したりすることです。そうしないと、この種の雑用は、経過した時間の認識がなくても無限に続くからです。 過去。

2 番目のクロックは、最初のクロックと並行して動作するだけでなく、競合することさえありました。 この脳システムは最初の時計の中に収容され、 大脳皮質と協力して時間情報を統合する. このメカニズムは、たとえば、私たちの体が時間の経過に注意を向ける瞬間に実行されます。

経過した時間を意識する感覚は、プロセス中に行ったことの記憶を維持するのと同じくらい必要です。 そして、ここで脳などの脳構造が活躍します。 海馬最新の科学的研究によると、抑制、長期記憶、空間などのプロセスを担当し、時間の経過を記憶する上で基本的な役割を果たしています。

将来的には、新しい治療法を開発し、これらの脳構造と神経変性疾患との体内時計との関係を調査し続けることが不可欠です。 アルツハイマー病やその他のタイプの認知症、時間と空間の概念の変性プロセスが関与する精神障害や脳疾患など 身体的に。

参考文献:

• ブラウン大学 (2019)。 神経科学者は、脳のメトロノームとして機能するニューロンの種類を発見します。 サイエンスデイリー。 で利用可能: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.