Метрономні нейрони: новий тип нервових клітин?

Нові наукові дослідження виявили тип нейрона, який діяв би як годинник або метроном, підтримуючи мозок синхронізованим.

Ці клітини мозку, охрещені назвою нейронів метронома, може відігравати фундаментальну роль у координації нервової діяльності.

• Пов'язана стаття: "Типи нейронів: характеристика та функції"

Гамма-хвилі: диригенти оркестру?

Наш мозок схожий на великий концертний зал. Для того, щоб керувати численними та складними когнітивними процесами, необхідно активувати кілька груп нейронів і, як і різні члени музичного оркестру, працюють у гармонії, створюючи симфонію процесів, які дозволяють нам сприймати та взаємодіяти з нашими навколо.

Але, як і оркестрам, мозку може знадобитися диригент, щоб підтримувати всі його частини активними та синхронними. У цьому сенсі є кілька неврологів, які стверджують, що гамма-ритми, хвилі клітини мозку, які коливаються з частотою приблизно 40 циклів на секунду, можуть грати Ця функція.

Вважається, що ці коливання гамма-хвиль діяли б як свого роду годинник або метроном

який координує передачу інформації від однієї групи нейронів до іншої, отже, здається, існує Численні докази свідчать про те, що роль гамма-хвиль у когнітивній обробці є фундаментальний.

Протягом десятиліть досліджень на людях та інших тваринах було виявлено закономірності в багатьох областях мозку, які були пов’язані з різноманітними когнітивними процесами, такими як увага чи пам’ять робота. Деякі дослідження навіть пов’язують порушення цих гамма-коливань з різними неврологічними захворюваннями, включаючи хворобу Альцгеймера та шизофренія.

Однак абсолютного консенсусу, здається, немає. Деякі нейробіологи вважають, що роль гамма-хвиль не буде настільки вирішальною, і запевняють, що ці ритми можуть корелювати з мозковою активністю, але не дають значного внеску в те саме.

Нейрони метронома: дослідження на мишах

Щоб дослідити, чи справді гамма-хвилі відіграють важливу роль у координації нервової діяльності, Нейробіологи Браунського університету Мур і Шин почали своє дослідження на мишах, виявивши, що раніше невідомий набір нейронів діятиме як метроном.

Ці нещодавно відкриті клітини ритмічно запускалися на гамма-частотах (30-55 циклів на секунду), незалежно від того, що відбувалося в зовнішнього середовища, і ймовірність того, що тварина виявить сенсорний стимул, була пов'язана зі здатністю цих нейронів справлятися з час.

Мур і Шин почали своє дослідження як загальний пошук активності мозку, пов'язаної зі сприйняттям дотику. І для цього вони імплантували електроди в певну область соматосенсорної кори головного мозку миші, відповідальну за обробку вхідних даних від органів чуття. Далі вони виміряли нервову активність, спостерігаючи за здатністю гризунів відчувати тонке постукування по вусах.

Дослідники зосередилися на гамма-коливаннях і вирішив проаналізувати конкретну групу клітин мозку, які називаються швидко прискорювальними інтернейронами, оскільки попередні дослідження припускали, що вони можуть брати участь у генерації цих швидких ритмів. Аналіз показав, що, як і очікувалося, ступінь, з якою ці клітини стріляли по Гамма-частоти передбачили, наскільки добре миші зможуть виявити контакт зі своїми вуса.

Але коли нейробіологи заглибилися в дослідження, вони виявили щось дивне. І це те, що вони очікували, що клітини, які активуються у відповідь на сенсорний стимул, продемонструють найсильніші зв’язки з точністю сприйняття. Однак під час дослідження клітин цей зв’язок був ослаблений. Таким чином вони зрозуміли, що, можливо, клітини не є сенсорними і діють як хронометри, незалежно від того, що відбувається в навколишньому середовищі.

Завдяки повторенню аналізу лише з клітинами, які не реагували на сенсорний вхід, зв’язок із точністю сприйняття став сильнішим. Крім того, що ця конкретна підмножина нейронів не заважала зовнішньому середовищу, мала тенденцію до регулярного збільшення в інтервалах гамма-діапазону, як метроном. Це більше, чим більш ритмічні клітини, тим краще тварини виявляли постукування вусами. Продовжуючи метафору відкриття концертного залу, здавалося, що що краще диригент керує часом, то кращим буде оркестр.

• Вас може зацікавити: "Типи мозкових хвиль: дельта, тета, альфа, бета і гамма"

годинник мозку

Ми всі колись чули про внутрішній або біологічний годинник. І це так наш мозок реагує на плин часу через фізіологічні системи які дозволяють нам жити в гармонії з ритмами природи, такими як цикли дня і ночі або пір року.

Людський мозок використовує два «годинника». По-перше, наш внутрішній годинник, який дозволяє нам визначати плин часу і є важливим для нашого щоденного функціонування. За допомогою цього годинника ми можемо, наприклад, вимірювати час, що минув між двома діями, знати, скільки часу ми витратили на виконання такого завдання, як керувати автомобілем або навчатися, оскільки в іншому випадку цей тип роботи тривав би нескінченно, і ми б не мали жодного уявлення про час, який минув. минуле.

Другий годинник міг не тільки йти паралельно першому, але міг навіть конкурувати з ним. Ця мозкова система буде розміщена всередині першого годинника, і працюватимуть у співпраці з корою головного мозку для інтеграції тимчасової інформації. Цей механізм буде виконуватися, наприклад, у моменти, коли наше тіло звертає увагу на те, як минув час.

Відчуття усвідомлення часу, що минув, так само необхідно, як і збереження пам’яті про те, що ми зробили під час цього процесу. І тут вступає в дію така структура мозку, як мозок. гіпокамп, що відповідає за такі процеси, як гальмування, довготривала пам’ять або простір, а також відіграє фундаментальну роль у запам’ятовуванні плину часу, згідно з останніми науковими дослідженнями.

У майбутньому буде важливо продовжувати розробляти нові методи лікування та досліджувати зв’язок між цими структурами мозку та нашими внутрішніми годинниками з нейродегенеративними захворюваннями. таких як хвороба Альцгеймера та інші види деменції, а також з психічними розладами і захворюваннями головного мозку, в яких задіяні процеси дегенерації уявлення про час і простір тілесний.

Бібліографічні посилання:

• Університет Брауна (2019). Нейробіологи виявили тип нейрона, який діє як метроном мозку. ScienceDaily. Доступний у: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190718112415.htm.