Metronomski nevroni: nova vrsta živčnih celic?

Nove znanstvene raziskave so odkrile vrsto nevrona, ki bi deloval kot nekakšna ura ali metronom in ohranjal sinhronizacijo možganov.

Te možganske celice, krščene z imenom metronomski nevroni, bi lahko igral temeljno vlogo pri usklajevanju nevronske aktivnosti.

• Sorodni članek: "Vrste nevronov: značilnosti in funkcije"

Gama valovi: dirigenti orkestra?

Naši možgani so kot velika koncertna dvorana. Za usmerjanje in upravljanje številnih in kompleksnih kognitivnih procesov je potrebno, da se aktivira več skupin nevronov in tako kot različni člani glasbenega orkestra delujejo v harmoniji, da ustvarijo simfonijo procesov, ki nam omogočajo zaznavanje in interakcijo z našim okoli.

Toda tako kot orkestri tudi možgani morda potrebujejo dirigenta, da bodo vsi njihovi deli aktivni in sinhronizirani. V tem smislu obstaja več nevroznanstvenikov, ki trdijo, da so gama ritmi, valovi možganske celice, ki nihajo s frekvenco približno 40 ciklov na sekundo, bi lahko igrale Ta funkcija.

Menijo, da ta nihanja gama valov bi delovala kot nekakšna ura ali metronom

ki usklajuje prenos informacij iz ene skupine nevronov v drugo, zato se zdi, da obstaja Številni dokazi kažejo, da je vloga gama valov pri kognitivni obdelavi temeljni.

V desetletjih raziskav pri ljudeh in drugih živalih so bili odkriti vzorci na številnih področjih možganov, ki so bili povezani z različnimi kognitivnimi procesi, kot sta pozornost ali spomin služba. Nekatere študije so celo povezale motnje teh nihanj gama z različnimi nevrološkimi boleznimi, vključno z Alzheimerjevo boleznijo in shizofrenija.

Vendar se zdi, da absolutnega soglasja ni. Nekateri nevroznanstveniki menijo, da vloga gama valov ne bi bila tako odločilna in zagotavljajo, da ti ritmi bi lahko bili v korelaciji z možgansko aktivnostjo, vendar ne bi bistveno prispevali k enako.

Metronomski nevroni: študije na miših

Da bi raziskali, ali so valovi gama res igrali pomembno vlogo pri usklajevanju nevronske aktivnosti, Nevroznanstvenika z Univerze Brown Moore in Shin sta svojo študijo začela na mišihin odkrili, da bi prej neznan niz nevronov deloval kot metronom.

Te na novo odkrite celice so se ritmično sprožile na frekvencah gama (30-55 ciklov na sekundo), ne glede na to, kaj se je zgodilo v zunanje okolje in verjetnost, da bi žival zaznala čutni dražljaj, je bila povezana s sposobnostjo teh nevronov, da obvladajo čas.

Moore in Shin sta svojo raziskavo začela kot splošno iskanje možganske aktivnosti, povezane z zaznavanjem dotika. Da bi to naredili, so vsadili elektrode v določeno področje mišjega somatosenzoričnega korteksa, ki je odgovoren za obdelavo vnosa iz čutil. Nato so izmerili nevronsko aktivnost, medtem ko so opazovali sposobnost glodalcev, da zaznajo subtilno tapkanje po svojih brkih.

Raziskovalci so se osredotočili na gama oscilacije in odločil, da bo analiziral specifično skupino možganskih celic, imenovanih hitro pospešujoči internevroni, ker so prejšnje študije nakazovale, da bi lahko sodelovali pri ustvarjanju teh hitrih ritmov. Analiza je pokazala, da je, kot je bilo pričakovano, stopnja, do katere so te celice streljale na frekvence gama napovedali, kako dobro bodo miši sposobne zaznati stik s svojim brki.

Toda ko so se nevroznanstveniki poglobili v študijo, so ugotovili nekaj čudnega. In to je, da so pričakovali, da bodo celice, ki bi se aktivirale kot odziv na senzorični dražljaj, pokazale najmočnejše povezave z zaznavno natančnostjo. Vendar pa je bila ob pregledu celic ta povezava oslabljena. Tako so ugotovili, da morda celice niso senzorične in delujejo kot merilci časa, ne glede na dogajanje v okolju.

S ponavljanjem analize le s celicami, ki se niso odzvale na senzorični vnos, je povezava z zaznavno natančnostjo postala močnejša. Poleg tega, da ga zunanje okolje ne moti, je ta specifična podskupina nevronov redno naraščala v intervalih območja gama, kot metronom. je več, bolj kot so bile celice ritmične, bolje so bile živali pri zaznavanju tapkanja z brki. Zdelo se je, da se dogaja, če nadaljujemo z metaforo otvoritvene koncertne dvorane, da boljši ko bo dirigent upravljal s časom, boljši bo orkester.

• Morda vas zanima: "Vrste možganskih valov: Delta, Theta, Alfa, Beta in Gama"

ure možganov

Vsi smo že kdaj slišali za notranjo uro ali biološko uro. In to je naši možgani se odzivajo na čas skozi fiziološke sisteme ki nam omogočajo, da živimo v harmoniji z ritmi narave, kot so cikli dneva in noči ali letni časi.

Človeški možgani uporabljajo dve »uri«. Prva je naša notranja ura, ki nam omogoča zaznavanje poteka časa in je bistvenega pomena za vsakodnevno delovanje. S to uro lahko na primer izmerimo čas, ki je pretekel med dvema dejavnostma, vemo, koliko časa smo porabili za opravilo, kot je vožnje ali učenja, saj bi sicer tovrstna opravila trajala v nedogled, ne da bi imeli pojma o preteklem času. preteklost.

Druga ura ni mogla le teči vzporedno s prvo, ampak ji je lahko celo konkurirala. Ta možganski sistem bi bil nameščen v prvi uri in bi deloval v sodelovanju z možgansko skorjo za integracijo časovnih informacij. Ta mehanizem bi se izvajal na primer v trenutkih, ko je naše telo pozorno, kako je čas minil.

Občutek zavedanja časa, ki je minil, je prav tako potreben kot ohranjanje spomina na to, kar smo naredili med procesom. In tu nastopi možganska struktura, kot so možgani. hipokampus, zadolžen za procese, kot so inhibicija, dolgoročni spomin ali prostor, poleg tega pa igra temeljno vlogo pri pomnjenju poteka časa, glede na najnovejše znanstvene študije.

V prihodnosti bo bistveno nadaljevati z razvojem novih zdravljenj in raziskovanjem odnosa med temi možganskimi strukturami in našimi notranjimi urami z nevrodegenerativnimi boleznimi. kot je Alzheimerjeva in druge vrste demence, pa tudi z duševnimi motnjami in možganskimi boleznimi, pri katerih gre za procese degeneracije predstave o času in prostoru. telesno.

Bibliografske reference:

• Univerza Brown (2019). Nevroznanstveniki odkrivajo tip nevrona, ki deluje kot možganski metronom. ScienceDaily. Na voljo v: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.