Metronoomneuronen: een nieuw type zenuwcel?

Nieuw wetenschappelijk onderzoek heeft een type neuron ontdekt dat zou fungeren als een soort klok of metronoom, waardoor de hersenen gesynchroniseerd blijven.

Deze hersencellen, gedoopt met de naam van metronoomneuronen, zou een fundamentele rol kunnen spelen bij het coördineren van neurale activiteit.

• Gerelateerd artikel: "Soorten neuronen: kenmerken en functies"

Gamma-golven: de dirigenten van het orkest?

Ons brein is als een grote concertzaal. Om talloze en complexe cognitieve processen te sturen en te beheersen, is het nodig dat verschillende groepen neuronen worden geactiveerd en, zoals de verschillende leden van een muzikaal orkest, werken in harmonie om een ​​symfonie van processen te produceren die ons in staat stellen om waar te nemen en ermee om te gaan rondom.

Maar net als bij orkesten hebben de hersenen misschien een dirigent nodig om alle onderdelen actief en synchroon te houden. In die zin zijn er verschillende neurowetenschappers die beweren dat gammaritmes golven zijn hersencellen die fluctueren met een frequentie van ongeveer 40 cycli per seconde, zouden kunnen spelen Deze functie.

Er wordt geloofd dat deze oscillaties van de gammagolven zouden fungeren als een soort klok of metronoom dat de overdracht van informatie van de ene groep neuronen naar de andere coördineert, zo lijkt het Er is voldoende bewijs dat de rol van gammagolven bij cognitieve verwerking dat wel is fundamenteel.

Gedurende tientallen jaren van onderzoek bij mensen en andere dieren zijn er patronen gevonden in veel delen van de wereld hersenen die in verband zijn gebracht met een verscheidenheid aan cognitieve processen, zoals aandacht of geheugen functie. Sommige onderzoeken hebben zelfs stoornissen in deze gamma-oscillaties in verband gebracht met verschillende neurologische aandoeningen, waaronder de ziekte van Alzheimer en schizofrenie.

Er lijkt echter geen absolute consensus te bestaan. Sommige neurowetenschappers geloven dat de rol van gammagolven niet zo doorslaggevend zou zijn, en dat verzekeren ze deze ritmes kunnen correleren met hersenactiviteit, maar leveren geen significante bijdrage aan de hersenactiviteit dezelfde.

Metronoomneuronen: studies bij muizen

Om te onderzoeken of gammagolven echt een belangrijke rol speelden bij het coördineren van neurale activiteit, De neurowetenschappers Moore en Shin van de Brown University begonnen hun studie bij muizen, ontdekkend dat een voorheen onbekende set neuronen als een metronoom zou werken.

Deze nieuw ontdekte cellen schoten ritmisch op gammafrequenties (30-55 cycli per seconde), ongeacht wat er in de externe omgeving, en de waarschijnlijkheid dat een dier een sensorische stimulus zou detecteren, werd in verband gebracht met het vermogen van deze neuronen om ermee om te gaan tijd.

Moore en Shin begonnen hun onderzoek als een algemene zoektocht naar hersenactiviteit gerelateerd aan de perceptie van aanraking. En om dit te doen, implanteerden ze elektroden in een specifiek gebied van de somatosensorische cortex van de muis, verantwoordelijk voor het verwerken van input van de zintuigen. Vervolgens maten ze de neurale activiteit terwijl ze het vermogen van de knaagdieren observeerden om subtiel tikken op hun snorharen te voelen.

De onderzoekers concentreerden zich op gamma-oscillaties en besloot een specifieke groep hersencellen te analyseren, snel versnellende interneuronen genoemd, omdat eerdere studies hadden gesuggereerd dat ze zouden kunnen deelnemen aan het genereren van deze snelle ritmes. Uit de analyse bleek dat, zoals verwacht, de mate waarin deze cellen op de gammafrequenties voorspelden hoe goed de muizen contact met hun zouden kunnen detecteren bakkebaarden.

Maar toen neurowetenschappers zich in het onderzoek verdiepten, ontdekten ze iets vreemds. En het is dat ze verwachtten dat de cellen die geactiveerd zouden worden als reactie op een zintuiglijke prikkel, de sterkste banden zouden vertonen met perceptuele precisie. Bij het onderzoeken van de cellen was deze link echter verzwakt. Dus realiseerden ze zich dat de cellen misschien niet zintuiglijk zijn en fungeren als tijdwaarnemers, ongeacht wat er in de omgeving gebeurt.

Door de analyse te herhalen met alleen de cellen die niet reageerden op sensorische input, werd de link met perceptuele nauwkeurigheid sterker. Behalve dat deze specifieke subset van neuronen niet werd gestoord door de buitenomgeving, neigde deze specifieke subset van neuronen regelmatig toe te nemen in intervallen van het gammabereik, zoals een metronoom. Het is meer, hoe ritmischer de cellen, hoe beter de dieren het tikken van snorharen leken te detecteren. Wat leek te gebeuren, voortgaand met de metafoor van de openingsconcertzaal, is dat hoe beter de dirigent de tijd weet te managen, hoe beter het orkest zal zijn.

• Misschien ben je geïnteresseerd in: "Soorten hersengolven: Delta, Theta, Alpha, Beta en Gamma"

de klokken van de hersenen

We hebben allemaal wel eens gehoord van de interne klok of de biologische klok. En dat is het onze hersenen reageren op het verstrijken van de tijd door fysiologische systemen die ons in staat stellen in harmonie te leven met het ritme van de natuur, zoals de cycli van dag en nacht, of die van de seizoenen.

Het menselijk brein gebruikt twee "klokken". De eerste, onze interne klok, waarmee we het verstrijken van de tijd kunnen detecteren en die essentieel is om in ons dagelijks leven te functioneren. Met deze klok kunnen we bijvoorbeeld de tijd meten die is verstreken tussen twee activiteiten, weten hoeveel tijd we hebben besteed aan een taak als autorijden of studeren, want anders zouden dit soort klusjes eindeloos doorgaan zonder dat we enig idee hebben van de tijd die is verstreken. verleden.

De tweede klok kon niet alleen parallel aan de eerste lopen, maar kon er zelfs mee concurreren. Dit hersensysteem zou in de eerste klok worden ondergebracht, en zou samenwerken met de hersenschors om temporele informatie te integreren. Dit mechanisme zou bijvoorbeeld worden uitgevoerd op de momenten waarop ons lichaam aandacht besteedt aan hoe de tijd is verstreken.

Het gevoel bewust te zijn van de tijd die is verstreken, is net zo noodzakelijk als het bewaren van een herinnering aan wat we tijdens het proces hebben gedaan. En dit is waar een hersenstructuur zoals de hersenen in het spel komt. zeepaardje, verantwoordelijk voor processen zoals remming, langetermijngeheugen of ruimte, en speelt ook een fundamentele rol bij het herinneren van het verstrijken van de tijd, volgens de laatste wetenschappelijke studies.

In de toekomst zal het essentieel zijn om door te gaan met het ontwikkelen van nieuwe behandelingen en het onderzoeken van de relatie tussen deze hersenstructuren en onze interne klokken met neurodegeneratieve ziekten. zoals de ziekte van Alzheimer en andere vormen van dementie, maar ook bij psychische stoornissen en hersenziekten waarbij processen van degeneratie van het begrip tijd en ruimte een rol spelen lichamelijk.

Bibliografische referenties:

• Brown-universiteit (2019). Neurowetenschappers ontdekken het type neuron dat fungeert als de metronoom van de hersenen WetenschapDagelijks. Beschikbaar in: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.