Οι δενδρίτες την αρχή μιας επανάστασης

Για πολλά χρόνια, η νευροεπιστήμη έχει χρησιμοποιήσει διαφορετικά εργαλεία για να προσπαθήσετε να "ακούσετε" τις συνομιλίες των νευρώνων. Με τον ίδιο τρόπο που οι γλωσσολόγοι αποκρυπτογραφούν μια άγνωστη γλώσσα, οι επιστήμονες προσπαθούν να αποκωδικοποιήσουν τα πρότυπα της νευρικής πυροδότησης για να προσπαθήσουν να βρουν τη γραμματική του εγκεφάλου. Σε αυτές τις προσπάθειες, φαίνεται ότι έχουν γεννηθεί νέα αστέρια: οι δενδρίτες.

Η τελευταία έρευνα φαίνεται να δείχνει ότι η νευροεπιστήμη, όσον αφορά την εκτίμηση της ικανότητας του εγκεφάλου μας, έχει μόνο ξύσιμο της επιφάνειας. Το Πανεπιστήμιο της UCLA ανακάλυψε ένα κρυφό στρώμα νευρωνικής επικοινωνίας μέσω των δενδριτών. Αυτό σημαίνει ότι η ικανότητα του εγκεφάλου μπορεί να είναι έως και 100 φορές μεγαλύτερη από ό, τι είχε προηγουμένως θεωρηθεί.

Αυτή η ανακάλυψη μπορεί να αλλάξει σημαντικά τα θεμέλια της συμβατικής νευροεπιστήμης. Μέχρι πριν λίγους μήνες τα θεμέλια της νευροεπιστήμης υποστηρίχθηκαν από την πεποίθηση ότι οι δενδρίτες ήταν κάτι σαν παθητική καλωδίωση που φέρει ηλεκτρικά σήματα στο νευρικό σώμα, το soma. Αλλά αυτή η έρευνα έδειξε ότι οι δενδρίτες είναι κάτι περισσότερο από παθητικοί οδηγοί. Οι δενδρίτες παράγουν τα ηλεκτρικά τους σήματα, σε κορυφές πέντε φορές μεγαλύτερες και πιο συχνές ότι οι κορυφές που προέρχονται από τους πυρήνες των νευρώνων.

Τι σημαίνει αυτή η ανακάλυψη?

Μιλάμε για μια πολύ ριζική αλλαγή στη γνώση που έχει η νευροεπιστήμη για τη λειτουργία του εγκεφάλου. Μεταξύ άλλων, είναι πιθανό οι διαδικασίες μάθησης να εμφανίζονται στο επίπεδο των δενδριτών και όχι στο soma των νευρώνων.

Η συμβατική νευρολογία έχει υποστηρίξει ότι τα ηλεκτρικά σήματα που εκπέμπονται από τα κυτταρικά σώματα αποτελούν τη βάση των γνωστικών μας ικανοτήτων. Τώρα γνωρίζουμε ότι οι δενδρίτες δεν έχουν παθητική λειτουργία και ότι εκπέμπουν επίσης τα δικά τους ηλεκτρικά σήματα.

Αν αυτό δεν είναι ήδη εκπληκτικό από μόνο του, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι δενδρίτες είναι επίσης έξυπνοι. Είναι σε θέση να προσαρμόσουν την ηλεκτρική βολή τους με την πάροδο του χρόνου. Αυτός ο τύπος πλαστικότητας έχει παρατηρηθεί μέχρι σήμερα μόνο στα νευρωνικά σώματα. Αυτό υποδηλώνει ότι οι δενδρίτες θα μπορούσαν να μάθουν μόνοι τους.

Επειδή οι δενδρίτες είναι πολύ πιο ενεργοί από το κύτταρο κυττάρων μπορούμε να αρχίσουμε να το εννοούμε αυτό μεγάλο μέρος των πληροφοριών που παράγονται σε έναν νευρώνα γίνεται στο επίπεδο των δενδριτών χωρίς να ενημερώνει το σώμα του κυττάρου. Δηλαδή, οι δενδρίτες μπορούν να λειτουργήσουν ως υπολογιστική μονάδα και να επεξεργαστούν τις πληροφορίες τους. Μια ανεξαρτησία που πριν από μερικούς μήνες δεν υποπτευόταν.

"Είναι σαν να ανακαλύπτετε ξαφνικά ότι τα καλώδια που οδηγούν στην CPU του υπολογιστή σας μπορούν επίσης να επεξεργάζονται πληροφορίες, εντελώς υπερβολικά και κάπως αμφιλεγόμενες".

-Dr. Mayank R. Mehta, διευθυντής έρευνας-

Η ικανότητα του εγκεφάλου: έρευνα

Η ερευνητική ομάδα του Dr. Mayank R. Mehta σχεδίασε ένα σύστημα που επιτρέπει την τοποθέτηση ηλεκτροδίων κοντά στους δενδρίτες αρουραίων. Αυτό το σύστημα σάς επιτρέπει να καταγράφετε ηλεκτρικά σήματα από το ζώο κατά τη διάρκεια της αφύπνισης και της καθημερινής σας δραστηριότητας, καθώς και κατά τη διάρκεια του ύπνου. Με αυτόν τον τρόπο ήταν σε θέση να ακούσουν για τέσσερις συνεχόμενες ημέρες την ηλεκτρική δραστηριότητα των δενδριτών και να την μεταδώσουν ζωντανά στους υπολογιστές.

Τα ηλεκτρόδια εμφυτεύτηκαν στην περιοχή του εγκεφάλου που συνδέεται με τον προγραμματισμό των κινήσεων, τον οπίσθιο βρεγματικό φλοιό. Αυτό που κατάφεραν να καταλάβουν ήταν ότι κατά τις περιόδους ύπνου τα ηλεκτρικά σήματα έμοιαζαν με ακανόνιστα κύματα και με κάθε μία επισημαίνεται η κορυφή.

Θέλω να πω, ενώ οι αρουραίοι κοιμόντουσαν, οι δενδρίτες συνομίλησαν μεταξύ τους, και το έκαναν σε ηλεκτρικά πλάνα έως και πέντε φορές ταχύτερα από αυτά που προήλθαν από τα κυτταρικά σώματα. Κατά τις περιόδους εγρήγορσης ο ρυθμός πυροδότησης πολλαπλασιάστηκε με δέκα.

Οι δενδρίτες: μετρητές του εδώ και τώρα

Μια άλλη συγκλονιστική ανακάλυψη κατά τη διάρκεια αυτής της έρευνας βρέθηκε στον τύπο του σήματος που εκπέμπεται από τους δενδρίτες. Τα ηλεκτρικά σήματα των δενδριτών θα μπορούσαν να είναι ψηφιακά, αλλά έδειξαν επίσης μεγάλες διακυμάνσεις, σχεδόν διπλάσιες από τις σπονδυλικές στήλες. Αυτός ο τύπος ευρείας κλίμακας διακύμανσης δείχνει ότι ο δενδρίτης έδειξε επίσης αναλογική υπολογιστική δραστηριότητα. Κάτι που δεν είχε δει ποτέ πριν σε οποιοδήποτε πρότυπο νευρωνικής δραστηριότητας.

Αυτό που υπολογίζει αυτό το είδος εκπομπής δενδριτών φαίνεται να σχετίζεται με το χρόνο και το διάστημα. Παρατηρώντας ότι οι αρουραίοι συμπεριφέρονταν σε ένα λαβύρινθο, διακρίνονταν δύο τύποι σημάτων. Ένας υπό μορφή αιχμών από το κυτταρικό σώμα ως πρόβλεψη μιας συμπεριφοράς. Στην περίπτωση αυτή ήταν πριν γυρίσετε μια γωνία. Ενώ οι δενδρίτες εκπέμπουν τα σήματα υπολογισμού τους ακριβώς όπως το ζώο γύρισε τη γωνία.

Φαίνεται ότι η νευροεπιστήμη έχει υποτιμήσει την υπολογιστική ισχύ του εγκεφάλου. Μόνο από την οπτική γωνία του τόμου και επειδή οι δενδρίτες είναι 100 φορές μεγαλύτεροι από το soma, θα μπορούσαμε να το υποθέσουμε ο εγκέφαλος έχει, στην πραγματικότητα, εκατό φορές περισσότερη ικανότητα επεξεργασίας από ό, τι πιστεύεται. Φαίνεται ότι ο νευρώνας δεν θα είναι πλέον η βασική υπολογιστική μονάδα του εγκεφάλου, αφού ανέλαβε τους δενδρίτες.

Το τζάμι Neuronas rosa, μια νέα τάξη νευρώνων Δεν είναι πολύ γνωστό ακόμα το μυρμήγκι των νευρώνων rosa, αλλά για τώρα η ανακάλυψη εγείρει ερωτήματα τόσο ενδιαφέροντα όσο η ανθρώπινη εξέλιξη Διαβάστε περισσότερα "