Metronominiai neuronai: naujo tipo nervinės ląstelės?

Nauji moksliniai tyrimai atrado neuronų tipą, kuris veiktų kaip laikrodis arba metronomas, palaikantis smegenų sinchronizavimą.

Šios smegenų ląstelės, pakrikštytos metronominių neuronų vardu, gali atlikti pagrindinį vaidmenį koordinuojant nervų veiklą.

• Susijęs straipsnis: "Neuronų tipai: savybės ir funkcijos"

Gama bangos: orkestro dirigentai?

Mūsų smegenys yra kaip didelė koncertų salė. Norint nukreipti ir valdyti daugybę sudėtingų pažinimo procesų, būtina, kad suaktyvėtų kelios neuronų grupės ir, kaip ir muzikinio orkestro nariai, harmoningai dirba, kad sukurtų procesų simfoniją, leidžiančią mums suvokti ir sąveikauti su aplinkui.

Tačiau, kaip ir orkestrams, smegenims gali prireikti dirigento, kad visos jo dalys būtų aktyvios ir sinchronizuotos. Šia prasme yra keletas neuromokslininkų, kurie palaiko tuos gama ritmus, bangas smegenų ląstelės, kurios svyruoja maždaug 40 ciklų per sekundę dažniu, galėtų žaisti Ši funkcija.

Manoma, kad šie gama bangų virpesiai veiktų kaip laikrodis arba metronomas

kuris koordinuoja informacijos perdavimą iš vienos neuronų grupės į kitą, todėl atrodo, kad yra Daugybė įrodymų rodo, kad gama bangų vaidmuo kognityviniame apdorojime yra esminis.

Per dešimtmečius trukusių žmonių ir kitų gyvūnų tyrimų modeliai buvo rasti daugelyje sričių smegenys, kurios buvo susijusios su įvairiais pažinimo procesais, tokiais kaip dėmesys ar atmintis darbas. Kai kurie tyrimai netgi susiejo šių gama svyravimų sutrikimus su įvairiomis neurologinėmis ligomis, įskaitant Alzheimerio ligą ir šizofrenija.

Tačiau atrodo, kad nėra absoliutaus sutarimo. Kai kurie neurologai mano, kad gama bangų vaidmuo nebus toks lemiamas, ir tikina, kad šie ritmai gali koreliuoti su smegenų veikla, bet neturėti reikšmingo indėlio tas pats.

Metronominiai neuronai: tyrimai su pelėmis

Norint ištirti, ar gama bangos tikrai vaidino svarbų vaidmenį koordinuojant nervų veiklą, Browno universiteto neurologai Moore'as ir Shinas pradėjo savo tyrimus su pelėmis, atradęs, kad anksčiau nežinomas neuronų rinkinys veiktų kaip metronomas.

Šios naujai atrastos ląstelės ritmiškai šaudė gama dažniais (30–55 ciklai per sekundę), nepaisant to, kas atsitiko išorinė aplinka, o tikimybė, kad gyvūnas aptiks jutimo dirgiklį, buvo siejama su šių neuronų gebėjimu susidoroti su laikas.

Moore'as ir Shinas pradėjo savo tyrimus kaip bendrą smegenų veiklos, susijusios su prisilietimo suvokimu, paiešką. Norėdami tai padaryti, jie implantavo elektrodus tam tikroje pelės somatosensorinės žievės srityje, atsakingoje už jutimų įvesties apdorojimą. Tada jie išmatavo nervų aktyvumą, stebėdami graužikų gebėjimą pajusti subtilų bakstelėjimą į ūsus.

Tyrėjai daugiausia dėmesio skyrė gama virpesiams ir nusprendė išanalizuoti konkrečią smegenų ląstelių grupę, vadinamą greitai greitėjančiais interneuronais, nes ankstesni tyrimai parodė, kad jie galėtų dalyvauti kuriant šiuos greitus ritmus. Analizė atskleidė, kad, kaip ir tikėtasi, laipsnis, kuriuo šios ląstelės šaudė į gama dažniai numatė, kaip gerai pelės sugebės aptikti kontaktą su jais ūsai.

Tačiau kai neurologai įsigilino į tyrimą, jie rado kažką keisto. Ir jie tikėjosi, kad ląstelės, kurios suaktyvės reaguodamos į jutimo stimulą, parodys stipriausius ryšius su suvokimo tikslumu. Tačiau ištyrus ląsteles, šis ryšys buvo susilpnėjęs. Taigi jie suprato, kad galbūt ląstelės nėra juslinės ir veikia kaip laiko matuoklės, nepaisant to, kas vyksta aplinkoje.

Kartojus analizę tik su ląstelėmis, kurios nereagavo į jutimo įvestį, ryšys su suvokimo tikslumu tapo stipresnis. Šis specifinis neuronų pogrupis, be išorinės aplinkos, buvo linkęs reguliariai didėti gama diapazono intervalais, kaip metronomas. Tai daugiau, kuo ritmingesnės ląstelės, tuo geriau gyvūnai aptiko ūsų trinktelėjimą. Panašu, kad, tęsiant atidarymo koncertų salės metaforą, vyksta tai, kad kuo geriau dirigentas valdys laiką, tuo geresnis bus orkestras.

• Galbūt jus domina: "Smegenų bangų tipai: delta, teta, alfa, beta ir gama"

smegenų laikrodžiai

Visi esame girdėję apie vidinį laikrodį arba biologinį laikrodį. Ir tai yra mūsų smegenys reaguoja į laiko ėjimą per fiziologines sistemas kurios leidžia mums gyventi harmonijoje su gamtos ritmais, tokiais kaip dienos ir nakties ciklai ar metų laikai.

Žmogaus smegenys naudoja du „laikrodžius“. Pirmasis – mūsų vidinis laikrodis, leidžiantis aptikti bėgantį laiką ir kuris yra būtinas, kad galėtume veikti kasdien. Naudodami šį laikrodį galime, pavyzdžiui, matuoti laiką, praėjusį tarp dviejų veiklų, žinoti, kiek laiko praleidome atlikdami tokią užduotį kaip vairavimas ar studijavimas, nes kitu atveju tokie darbai tęstųsi neribotą laiką, mums neturėdami supratimo apie prabėgusį laiką. praeitis.

Antrasis laikrodis galėjo ne tik veikti lygiagrečiai su pirmuoju, bet netgi konkuruoti su juo. Ši smegenų sistema būtų patalpinta pirmojo laikrodžio viduje ir bendradarbiautų su smegenų žieve, kad integruotų laiko informaciją. Šis mechanizmas būtų vykdomas, pavyzdžiui, tomis akimirkomis, kai mūsų kūnas atkreipia dėmesį į tai, kaip praėjo laikas.

Prabėgusio laiko suvokimo jausmas taip pat būtinas, kaip ir prisiminimas apie tai, ką nuveikėme proceso metu. Ir čia atsiranda tokia smegenų struktūra kaip smegenys. hipokampasRemiantis naujausiais moksliniais tyrimais, atsakinga už tokius procesus kaip slopinimas, ilgalaikė atmintis ar erdvė, taip pat atlieka pagrindinį vaidmenį prisimenant laiko bėgimą.

Ateityje bus labai svarbu toliau kurti naujus gydymo būdus ir tirti ryšį tarp šių smegenų struktūrų ir mūsų vidinių laikrodžių su neurodegeneracinėmis ligomis. pvz., Alzheimerio liga ir kitos demencijos rūšys, taip pat psichikos sutrikimai ir smegenų ligos, kurių metu vyksta laiko ir erdvės sampratos degeneracijos procesai. kūno.

Bibliografinės nuorodos:

• Browno universitetas (2019 m.). Neurologai atranda neuronų tipą, kuris veikia kaip smegenų metronomas. ScienceDaily. Galima įsigyti: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.