Nowe wskazówki w tajemnicę mózg komplikować komórki znać jako neurony

Ich znalezienia zaprzeczają szeroko akceptującego pomysł co do "arytmetyki" neuronu use proces informacja. - pojawiać się w ten miesiąca zagadnieniu czasopismo natury Neuroscience -

"Ja jest zadziwiający że po tym jak sto rok nowożytny neuroscience badanie, wciąż no znamy podstawowej informaci przerobowych funkcj neuron," powiedział Bartlett Mel, profesor nadzwyczajny w USC Viterbi szkole inżynieria i przyczyniać się autorze czasopismo artykuł.

"Historycznie, ja często zakładał że komórki mózgowej sumy up swój excitatory wkłady linearly, znaczący że zbudzenie powodował dwa wkładami A i b aktywował wpólnie dorówna sumę zbudzenia powodować A i b przedstawiający oddzielnie."

Pokazujemy" Mel powiedzieliśmy. "że komórka znamiennie narusza ten regułę,"

Drużyna zakłada że sumowanie informacja wśród indywidualnego neuronu zależy na dokąd wkłady zdarzają się, względny each inny na powierzchni komórka.

Rozumieć drużyny pracę znaczenie swój znalezienia znać troszkę więcej o komórce mózgowej pomaga i, ja.

Wszystko ewidencyjny przerób który miał miejsce w mózg kieruje siecią neurony. Te żywe komórki przychodzić w różnorodność rozmiarach i kształtach, często przypominający drzewa lub krzaki.

Neuron otrzymywa wkład od innych neuronów przy tysiącami miejsca rozpraszający przez swój powierzchnię. - nazwani synapses - Each synapses wytwarza małą lokalną woltaż odpowiedź gdy ja aktywuje.

Według klasycznego widoku neuron, synaptic odpowiedź przepływu puszek komórka jak dendryty które postępują jak elektryczni kable i akumulują przy komórki ciałem., Jeżeli całkowita woltaż odpowiedź tam  jest wystarczająca, elektrycznemu kolcowi podpala, niosą puszek i komunikują komórki axon setki lub tysiące inni neurony.

"Niedawny dowód sugeruje opowieść no jest zupełnie że prosty, chociaż," Mel powiedział. "wkładów sygnały mogą oddziałać wzajemnie z each inny w dendrytach i mogą dogłębnie przekształcać na ich sposobie komórki ciało."

"Szczególnie," Mel dodający, "indywidualne gałąź dendrytowy drzewo mogą, pod pewnymi okoliczność, wytwarzać miejscowych kolce które ogromnie wzmacniają synaptic odpowiedzi wśród dendrytowego drzewa w okolicy."

Drużyna wykładał ustanawiać "arytmetykę" używać neuronem łączyć swój wiele synaptic wkłady, skupia się na kształtującym neuronie który robi up masie mózg cortical szara sprawa.

Eksperymenty prowadzili w Haifa, Izrael Alon Polsky wiodący autor papier i magistrant/magistrantka przy, Technion i Jackie Schiller, przyczyniający się autora i dyrektora oficera śledczego.

Używać plasterki cortical móżdżkowa tkanka od szczurów, Polsky i Schiller lokalizowaliśmy indywidualnych ostrosłupowych neurony i stymulowaliśmy komórki bardzo zamknięte ich dendrytowe gałąź, wypełniających one z barwidłem dla unaocznień purposes, używać pozakomórkowe elektrody. (komórki są inaczej przejrzyste)

Podczas gdy nagrywający woltaż przy komórki ciałem drużyna dostarczał szoki przez jeden lub dwa pobudzającej elektrody kierującej różne lokacje w dendrytowym drzewie różne dendrytowe gałąź lub to samo, na przykład.

Wtedy porównywali woltaż odpowiedź przy komórki ciałem gdy dwa wkładu aktywowali najpierw oddzielnie i wtedy wpólnie.

"potężna rzecz o metodzie jest [Schiller's] że ty możesz widzieć dokąd ty stymulujesz ponieważ barwidło r jaskrawych synapses troszkę gdziekolwiek aktywuje," powiedział Mel które pracowali z drużyną daleko od USC kolaborować na eksperymentów dane i projekta analizie.,

"Ty możesz kierować bodzów bardzo szczególny przestrzenne lokacje na komórce i zaczynać patrzeć jaki różnicy lokację robi. Że stara nieruchomość zwrota ` lokacja, lokacja, lokacja' trzyma prawdziwy dla neuronów także."

Dane pokazywali że trzy różnego scenariuszu mogli zdarzać się gdy dwa elektrody A i b używali stymulować ten sam dendrytową gałąź:

• Jeżeli sumaryczna odpowiedź dwa spadku pod gałąź ostrzału lokalnym progiem sumowanie patrzeje liniową - A plus b. wkładów elektrody A i b ()

• Jeżeli dwa wkładu który wpólnie krzyżują lokalnego próg, są właśnie dosyć silni sumowanie patrzeje superlinear - więcej niż A plus b.

• Jeżeli each indywidualny wkład jest silny dosyć krzyżować lokalnego próg ja sumowanie jest sublinear - less niż A plus b.

Mel wyjaśniali ostatniego punkt w ten sposobie: "Jeżeli dwa ludzie próbują budować ogienia wpólnie i each dopasowanie ogień no jest iść oparzenie dwa razy równie jaskrawego lub dwa razy gdy gorący dzięki drugi dopasowanie, jak tylko ono już zaczyna z pierwszy. Drugi dopasowanie jest nieistotny."

W kontraście do sumowania wkłady dostarczał ten sam gałąź badacze znajdujący jak oświetlenie - dwa oddzielnego ogienia. że sumowanie wkłady na różnych dendrytowych gałąź zawsze patrzał liniowym

Znalezienia wspierają 2003 wzorowanie naukę niosącą out w Mel lab, w którym przepowiadaliśmy on i magistrant/magistrantka Panayiota Poirazi że ostrosłupowi neurony zachowywali się w ten sposobie. To był pierwszy eksperymentalny test tamte przepowiednie.

"W ten sposób, my teraz myśl neuron pod względem warstwa modela," Mel powiedział. "pierwszy warstwa przerób zdarza się wśród oddzielnych dendrytowych gałąź. Each gałąź niezależnie dodaje up wkłady ten gałąź i wtedy stosuje swój swój lokalną thresholding nieliniowość."

W drugi warstwie przerób "dodają wpólnie linearly przy komórki ciałem ", Mel dodający, "rezultaty od wszystkie różnych gałąź, dokąd pomagają ustalać komórka ostrzału całkowitego tempo.

Podczas gdy rezultaty są obiecujący drużyna jest pewna to no jest definitywny słowo na ostrosłupowym neuronie.

"Niewątpliwie, to jest wciąż zbyt prosty model," Mel powiedział. "Ale warstwa model jest lepszy opisem, ja wydaje się, niż zakładać że neuron po prostu łączy everything linearly od wszędzie. To no jest wyraźnie co pokazują te dane."

Według Mel, jeden dodatkowa złożoność którą z ostatecznie rozdający musimy jest bliżej do komórki ciała. że synaptic wkłady przyjeżdża przy daleką częścią neuron mogą oddziałać wzajemnie w subtelnych sposobach z wkładami przyjeżdża na nasadowych dendrytach - dzwonił apical czub -

Teraz polubiliśmy widzieć" Mel powiedzieliśmy. "jeżeli potrzebujemy przedłużyć warstwa modela wewnątrz warstwa model," "Ja może być że nasadowi i apical dendryty each zachowywają się gdy mówiliśmy, ale gdy oddziałają wzajemnie z each inny tam  jest dodatkowy nonlinear interakcja który zdarza się między one."

Mel uwydatnia że "arytmetyka" rządzi go i jego kolegów znajdujących w ostrosłupowych neuronach stosować wszystkie neurony w mózg no możemy.

"Tam  są inni neurony które różnych kształty, wkłady, morfologie i jonów kanały," on powiedział. "Tam  można być tuzin różnych odpowiedzi pytanie, w zależności od jaki neuronu ty jesteś przyglądający."

Podczas gdy dużo kłama naprzód więcej praca, nowe zobrazowanie techniki, lifelike modele i nowożytne laboranckie procedury, robią zadaniu łatwy rozumieć mózg komplikujących neurony cały udział.

W końcówce, Mel powiedział lekcje uczyli się od indywidualnych neuronów będą kluczowe posuwać się naprzód badacza zrozumienie mózg jako całość.

"miewamy skłonność przeglądać mózg jako komputer," powiedział. "Jeżeli chcemy obliczać out jak ten komputer pracuje, musimy najpierw znać jak swój oddzielne części funkcjonują."

http://www.usc.edu