Metronomneuroner: en ny typ av nervceller?

Nya vetenskapliga undersökningar har upptäckt en typ av neuron som skulle fungera som en slags klocka eller metronom och hålla hjärnan synkroniserad.

Dessa hjärnceller, döpta med namnet på metronomneuroner, skulle kunna spela en grundläggande roll för att koordinera neural aktivitet.

• Relaterad artikel: "Typer av neuroner: egenskaper och funktioner"

Gammavågor: orkesterns dirigenter?

Vår hjärna är som ett stort konserthus. För att styra och hantera många och komplexa kognitiva processer är det nödvändigt för flera grupper av neuroner att aktivera och, liksom de olika medlemmar i en musikalisk orkester, arbetar i harmoni för att producera en symfoni av processer som gör att vi kan uppfatta och interagera med våra runt om.

Men precis som orkestrar kan hjärnan behöva en dirigent för att hålla alla dess delar aktiva och synkroniserade. I denna mening finns det flera neuroforskare som hävdar att gammarytmer, vågor hjärnceller som fluktuerar med en frekvens av cirka 40 cykler per sekund kan spela Denna funktion.

Man tror att dessa svängningar av gammavågorna skulle fungera som en sorts klocka eller metronom som koordinerar överföringen av information från en grupp av neuroner till en annan, så det verkar finnas Gott om bevis tyder på att gammavågornas roll i kognitiv bearbetning är grundläggande.

Under decennier av forskning på människor och andra djur har mönster hittats i många områden av hjärna som har associerats med en mängd olika kognitiva processer, såsom uppmärksamhet eller minne av jobb. Vissa studier har till och med kopplat störningar i dessa gammaoscillationer med olika neurologiska sjukdomar, inklusive Alzheimers sjukdom och schizofreni.

Det verkar dock inte finnas någon absolut konsensus. Vissa neuroforskare tror att den roll som gammavågorna spelar inte skulle vara så avgörande, och de försäkrar att dessa rytmer skulle kunna korrelera med hjärnans aktivitet, men inte ge ett betydande bidrag till samma.

Metronomneuroner: studier på möss

För att undersöka om gammavågor verkligen spelade en viktig roll för att koordinera neural aktivitet, Brown University neuroforskare Moore och Shin började sin studie på möss, och upptäckte att en tidigare okänd uppsättning neuroner skulle fungera som en metronom.

Dessa nyupptäckta celler avfyrade rytmiskt vid gammafrekvenser (30-55 cykler per sekund), oavsett vad som hände i yttre miljö, och sannolikheten att ett djur skulle upptäcka en sensorisk stimulans var associerad med dessa neuroners förmåga att hantera tid.

Moore och Shin började sin forskning som ett allmänt sökande efter hjärnaktivitet relaterad till uppfattningen av beröring. Och för att göra det implanterade de elektroder i ett specifikt område av musens somatosensoriska cortex, ansvariga för att bearbeta indata från sinnena. Därefter mätte de neural aktivitet medan de observerade gnagarnas förmåga att känna subtila knackningar på morrhåren.

Forskarna fokuserade på gammaoscillationer och bestämde sig för att analysera en specifik grupp av hjärnceller, kallade snabbt accelererande interneuroner, eftersom tidigare studier hade föreslagit att de kunde delta i genereringen av dessa snabba rytmer. Analysen avslöjade att, som förväntat, i vilken grad dessa celler sköt mot gammafrekvenser förutspådde hur väl mössen skulle kunna upptäcka kontakt med sina polisonger.

Men när neuroforskare grävde ner sig i studien hittade de något konstigt. Och det är att de förväntade sig att cellerna som skulle aktiveras som svar på en sensorisk stimulans, skulle visa de starkaste kopplingarna med perceptuell precision. Men vid undersökning av cellerna hade denna länk försvagats. Så de insåg att cellerna kanske inte är sensoriska och fungerar som tidtagare, oavsett vad som händer i miljön.

Genom att upprepa analysen med endast de celler som inte svarade på sensorisk input, blev kopplingen till perceptuell noggrannhet starkare. Förutom att vara ostörd av den yttre miljön, tenderade denna specifika delmängd av neuroner att öka regelbundet i gammaintervall, som en metronom. Det är mer, ju mer rytmiska cellerna var, desto bättre verkade djuren att upptäcka knackning av morrhår. Det som verkade hända, fortsättningsvis med inledande konserthusmetafor, är att ju bättre dirigenten är på att hantera tiden, desto bättre blir orkestern.

• Du kanske är intresserad av: "Typer av hjärnvågor: Delta, Theta, Alpha, Beta och Gamma"

hjärnans klockor

Vi har alla hört talas om den interna klockan eller den biologiska klockan någon gång. Och det är det vår hjärna reagerar på tidens gång genom fysiologiska system som gör det möjligt för oss att leva i harmoni med naturens rytmer, som dag- och nattcykler eller årstidernas cykler.

Den mänskliga hjärnan använder två "klockor". Den första, vår inre klocka, som gör att vi kan upptäcka tidens gång och är avgörande för att fungera i vår vardag. Med denna klocka kan vi till exempel mäta tiden som förflutit mellan två aktiviteter, veta hur mycket tid vi har lagt ner på en uppgift som köra bil eller plugga, för annars skulle den här typen av sysslor pågå i all oändlighet utan att vi har någon aning om tiden som har gått. dåtid.

Den andra klockan kunde inte bara gå parallellt med den första, utan kunde till och med konkurrera med den. Detta hjärnsystem skulle vara inrymt i den första klockan, och skulle arbeta i samarbete med hjärnbarken för att integrera tidsinformation. Denna mekanism skulle exekveras till exempel i de ögonblick då vår kropp uppmärksammar hur tiden har gått.

Känslan av att vara medveten om tiden som har gått är lika nödvändig som att behålla ett minne av vad vi har gjort under processen. Och det är här en hjärnstruktur som hjärnan kommer in i bilden. hippocampus, ansvarig för processer som hämning, långtidsminne eller rymd, samt spelar en grundläggande roll för att minnas tidens gång, enligt de senaste vetenskapliga studierna.

I framtiden kommer det att vara viktigt att fortsätta utveckla nya behandlingar och undersöka sambandet mellan dessa hjärnstrukturer och våra inre klockor med neurodegenerativa sjukdomar. såsom Alzheimers och andra typer av demens, samt med psykiska störningar och hjärnsjukdomar där processer av degeneration av föreställningen om tid och rum är involverade kroppsligt.

Bibliografiska referenser:

• Brown University (2019). Neuroforskare upptäcker neurontyp som fungerar som hjärnans metronom. ScienceDaily. Tillgänglig i: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.