Neurony metronomu: nowy typ komórki nerwowej?

Nowe badania naukowe odkryły rodzaj neuronu, który działałby jak rodzaj zegara lub metronomu, utrzymując synchronizację mózgu.

Te komórki mózgowe, ochrzczone nazwą neuronów metronomu, może odgrywać fundamentalną rolę w koordynowaniu aktywności neuronalnej.

• Powiązany artykuł: „Rodzaje neuronów: charakterystyka i funkcje"

Fale gamma: dyrygenci orkiestry?

Nasz mózg jest jak wielka sala koncertowa. Aby kierować i zarządzać licznymi i złożonymi procesami poznawczymi, konieczna jest aktywacja kilku grup neuronów i podobnie jak różne Członkowie orkiestry muzycznej pracują w harmonii, tworząc symfonię procesów, które pozwalają nam postrzegać i wchodzić w interakcje z naszymi wokół.

Ale podobnie jak orkiestry, mózg może potrzebować dyrygenta, aby wszystkie jego części były aktywne i zsynchronizowane. W tym sensie jest kilku neuronaukowców, którzy utrzymują, że rytmy gamma, fale komórki mózgowe, które zmieniają się z częstotliwością około 40 cykli na sekundę, mogłyby grać Ta funkcja.

Uważa się, że te oscylacje fal gamma działałyby jak rodzaj zegara lub metronomu

który koordynuje przekazywanie informacji z jednej grupy neuronów do drugiej, więc wydaje się, że tak Wiele dowodów sugeruje, że fale gamma odgrywają rolę w przetwarzaniu poznawczym fundamentalny.

Przez dziesięciolecia badań na ludziach i innych zwierzętach znaleziono wzorce w wielu obszarach mózgu, które zostały powiązane z różnymi procesami poznawczymi, takimi jak uwaga lub pamięć stanowisko. Niektóre badania powiązały nawet zaburzenia tych oscylacji gamma z różnymi chorobami neurologicznymi, w tym chorobą Alzheimera i schizofrenia.

Wydaje się jednak, że nie ma absolutnego konsensusu. Niektórzy neuronaukowcy uważają, że rola fal gamma nie byłaby tak decydująca, i zapewniają o tym Rytmy te mogą korelować z aktywnością mózgu, ale nie wnoszą znaczącego wkładu w To samo.

Neurony metronomu: badania na myszach

Aby zbadać, czy fale gamma naprawdę odgrywają ważną rolę w koordynowaniu aktywności neuronów, Moore i Shin, neuronaukowcy z Brown University, rozpoczęli badania na myszach, odkrywając, że nieznany wcześniej zestaw neuronów działałby jak metronom.

Te nowo odkryte komórki strzelały rytmicznie z częstotliwościami gamma (30-55 cykli na sekundę), niezależnie od tego, co działo się w środowiska zewnętrznego, a prawdopodobieństwo, że zwierzę wykryje bodziec czuciowy, było związane ze zdolnością tych neuronów do radzenia sobie z czas.

Moore i Shin rozpoczęli swoje badania od ogólnego poszukiwania aktywności mózgu związanej z percepcją dotyku. Aby to zrobić, wszczepili elektrody w określony obszar kory somatosensorycznej myszy, który odpowiada za przetwarzanie bodźców zmysłowych. Następnie zmierzyli aktywność neuronów, obserwując zdolność gryzoni do wyczuwania subtelnego stukania w wąsy.

Naukowcy skupili się na oscylacjach gamma i postanowili przeanalizować specyficzną grupę komórek mózgowych, zwaną szybko przyspieszającymi interneuronami, ponieważ wcześniejsze badania sugerowały, że mogą one uczestniczyć w generowaniu tych szybkich rytmów. Analiza wykazała, że ​​zgodnie z oczekiwaniami stopień, w jakim te komórki strzelały do Częstotliwości gamma przewidywały, jak dobrze myszy będą w stanie wykryć kontakt z nimi wąsy.

Ale kiedy neuronaukowcy zagłębili się w badanie, odkryli coś dziwnego. Oczekiwali, że komórki, które aktywują się w odpowiedzi na bodziec sensoryczny, wykażą najsilniejsze powiązania z precyzją percepcyjną. Jednak po zbadaniu komórek ten związek został osłabiony. Zdali sobie więc sprawę, że być może komórki nie są czuciowe i pełnią rolę strażników czasu, niezależnie od tego, co dzieje się w środowisku.

Powtarzając analizę tylko z komórkami, które nie reagowały na bodźce sensoryczne, powiązanie z dokładnością percepcyjną stało się silniejsze. Oprócz bycia niezakłóconym przez środowisko zewnętrzne, ten specyficzny podzbiór neuronów miał tendencję do regularnego zwiększania się w odstępach zakresu gamma, jak metronom. To więcej, im bardziej rytmiczne komórki, tym lepiej zwierzęta zdawały się wykrywać stukanie wąsami. Wydawało się, że dzieje się, kontynuując metaforę otwierającą salę koncertową, że im lepiej dyrygent zarządza czasem, tym lepsza będzie orkiestra.

• Możesz być zainteresowany: "Rodzaje fal mózgowych: Delta, Theta, Alfa, Beta i Gamma"

zegary mózgu

Wszyscy słyszeliśmy kiedyś o zegarze wewnętrznym lub zegarze biologicznym. I to jest to nasz mózg reaguje na upływ czasu poprzez systemy fizjologiczne które pozwalają nam żyć w zgodzie z rytmami natury, takimi jak cykle dnia i nocy czy pory roku.

Ludzki mózg wykorzystuje dwa „zegary”. Pierwszy to nasz wewnętrzny zegar, który pozwala nam wykrywać upływ czasu i jest niezbędny do codziennego funkcjonowania. Za pomocą tego zegara możemy na przykład zmierzyć czas, jaki upłynął między dwiema czynnościami, dowiedzieć się, ile czasu spędziliśmy na wykonywaniu zadania, np. prowadzić samochód lub uczyć się, ponieważ w przeciwnym razie tego typu obowiązki trwałyby w nieskończoność, a my nie mielibyśmy pojęcia o czasie, który minął. przeszłość.

Drugi zegar mógł nie tylko działać równolegle do pierwszego, ale nawet z nim konkurować. Ten system mózgowy mieściłby się w pierwszym zegarze i pracowałby we współpracy z korą mózgową w celu zintegrowania informacji czasowych. Mechanizm ten uruchamiałby się np. w chwilach, w których nasz organizm zwraca uwagę na to, jak upłynął czas.

Poczucie bycia świadomym czasu, który minął jest tak samo potrzebne, jak zachowanie pamięci o tym, co zrobiliśmy w trakcie procesu. I tu właśnie wchodzi w grę struktura mózgu, taka jak mózg. hipokamp, odpowiada za procesy takie jak hamowanie, pamięć długotrwała czy przestrzeń, a także odgrywa fundamentalną rolę w zapamiętywaniu upływu czasu, wynika z najnowszych badań naukowych.

W przyszłości konieczne będzie dalsze opracowywanie nowych metod leczenia i badanie związku między tymi strukturami mózgu a naszymi wewnętrznymi zegarami w przypadku chorób neurodegeneracyjnych. jak choroba Alzheimera i inne rodzaje demencji, a także z zaburzeniami psychicznymi i chorobami mózgu, w których zaangażowane są procesy degeneracji pojęcia czasu i przestrzeni cieleśnie.

Odniesienia bibliograficzne:

• Uniwersytet Browna (2019). Neuronaukowcy odkryli typ neuronu, który działa jak metronom mózgu. ScienceDaily. Dostępne w: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.