Nya ledtrådar in i gåtan av hjärnans ultra-försvårade celler som är bekant som neurons

Deras rön - synas i denna månad utfärda av föra journal överNaturNeurosciencen - säger emott en brett accepterad idé angående ”det arithmetic” neuronsbruket att bearbeta information.

”Är Det fantastiskt, att, efter hundra år av modern neuroscience har forskat, vi stillar inte vet att grundläggande bearbeta för information fungerar av en neuron,” sade Bartlett Mel, Skolar en förbunden professor i USCEN Viterbi av den Iscensätta och bidragande författare av tidskriftens artikel.

”Historically, har det oftast antagits, att summor för en hjärncell upp dess excitatory matar in linjärt, menande som magnetiseringen som orsakas av två, matar in A, och B som tillsammans aktiveras, likställer summan av magnetiseringar som orsakas av A och B som separat framläggas.”,

”Visar Vi att cellen överträder markant, som härskar,” Mel sade.

Laget grundar att översikten av information inom en individneuron beror på var matar in uppstår, släktingen till varje annan, på ytbehandla av cellen.

Att förstå lagets arbete och signifikans av dess rön hjälper den att veta lite mer om en hjärncell.

Alla av bearbeta för information, som äger rum i hjärnan, klaras av av en rengöringsduk av neurons. Dessa bosatt celler kommer i en variation av formar och storleksanpassar och ofta att likna trees eller buskar.

En neuron mottar matar in från andra neurons på tusentals platser - kallade synapses - spridda över dess ytbehandlar. Varje av synapsesna frambringar ett litet lokalspänningssvar, när den aktiveras.

Enligt det klassiskt beskåda av neuronen, flödar synaptic svar besegrar cellens denågot liknande dendritesna, som agerar lika elektriska kablar och ackumulerar på cellen förkroppsligar. Om det total- spänningssvaret där är tillräckligt, avfyras en elektrisk grov spik, buret besegra cellens axon och meddelat till hundreds eller tusentals andra neurons.

”Nytt bevisa föreslår att berättelsen inte är ganska att enkelt, fast,”, sade Mel. ”Signalerar mata in kan påverka varandra med varje annan i dendritesna och kan profoundly omformas på deras långt till cellen förkroppsligar.”,

”I synnerhet,” förgrena sig den tillfogade Melen, ”individen av den dendritic treen kan, under bestämda omständigheter, frambringa lokalgrov spik som förstärker väldeliga synaptic svar lokalt inom den dendritic treen.”,

Laguppsättningen ut som upprättar ”aritmetiskn” som används av neuronen till sammanslutningen som, dess många synaptic matar in och att fokusera på denformade neuronen som smink ien stora partier av hjärnans bark- grå färg betyder.

Experimenten förades i Haifa, Israel av Alon Polsky, den bly- författare av det pappers- och doktoranden på Technion och Jackie Schiller, bidragande författare och co-rektor  utredare.

Att Använda skivor av det bark- hjärnsilkespappret från tjaller, Polsky och Schiller lokaliserade pyramidal neurons för individ som fylls dem med färg för visualization, ämnar (celler är annars genomskinliga) och, genom att använda extracellular elektroder, stimulerade cellerna, deras dendritic förgrena sig mycket nästan som.

Stunder som antecknar spänningen på cellen, förkroppsligar, levererar det skulle laget chockar till och med ett, eller två stimulerande elektroder som riktas till olika lägen i den dendritic treen, till exempel, till samma eller det olika dendritic, förgrena sig.

De skulle jämför därefter spänningssvaret på cellen förkroppsligar, som tvåna matar in aktiverades först separat och därefter tillsammans.

”Är det kraftiga tinget om [Schillers] metod att du kan se var du stimulerar, därför att färgen växer lite ljusare synapses aktiveras wherever,”, sade Mel, som fungerade med laget avlägset från USC, genom att samarbeta på experimentdesign- och dataanalysen.

”Kan Du rikta stimulina till mycket specifika rumsliga lägen på cellen och starta att se ett vilket skillnadläge gör. Att den gammala fastigheten formulerar `-läge, läge, läge', rymmer riktigt för neurons som väl.”,

Datan visade att tre olika scenarion kunde uppstå, då två elektroder A och B var van vid stimulerar det samma dendritic förgrena sig:

•, Om det sammanlagda svaret till tvåna matar in (elektroder A och B) nedanföra nedgångar filialens ingången för lokalskottlossning, ser översikten linjär - En plus B.

•, Om tvåna matar in är precis starka nog som de korsar tillsammans lokalingången, ser översikten superlinear - mer än A-plusen B.

•, Om varje individ matar in är stark nog att korsa lokalingången vid honom, översikten är sublinear - mindre än A-plusen B.

Mel förklarade jumbon pekar på så sätt: ”Om två folk är pröva att bygga en avfyra tillsammans, och de varje har en match, är avfyra inte gående den så ljusa brännskadan två gånger eller två gånger, som det hoade tack till understödja matchar, när den ar redan startad med första. Understödjamatchen är ovidkommande.”,

I kontrast till översikten av matar in levererat till samma förgrena sig, de fann forskarna att översikten av matar in på olikt dendritic förgrena sig alltid sett linjär - likt tända separata två avfyrar.

Rönet stöttar en 2003 modellera studie som ut bärs i Mel'sens labb, som han och doktoranden Panayiota Poirazi förutsade i att skulle pyramidal neurons uppför på så sätt. Detta var det första experimentellt testar av de förutsägelsear.

”Så, benämner vi nu funderare av neuronen in av ettlagrar modellerar,”, sade Mel. ”Uppstår det första lagrar av att bearbeta inom separat dendritic förgrena sig. Varje förgrena sig tillfogar självständigt upp matar in till det förgrena sig och applicerar därefter dess egna lokalthresholdingnon-linjäriteter.”,

”I understödjalagrar av att bearbeta,” förgrena sig den tillfogade Melen, ”resultaten från alla olikt tillfogas tillsammans linjärt på cellen förkroppsligar, var de hjälper att bestämma cellens total- skottlossning klassar.”,

Fördriva resultaten är lova, laget är bestämt att denna inte är finalen uttrycker på den pyramidal neuronen.

”Otvivelaktigt, är denna en stilla för enkel modellera,”, sade Mel. ”Bara två-lagrar modellerar är en bättre beskrivning, det verkar, än att anta att neuronen kombinerar enkelt allt linjärt från överallt. Det är klart inte vad dessa data visar.”,

Enligt Mel är en extra komplexitet, som måste slutligen handlas med, det som är synaptic, matar in att ankomma på den mest avlägsna delen av neuronen - kallade den apical tuften - kan påverka varandra i subtil väg med matar in att ankomma på de grundläggande dendritesna, närmare cellen förkroppsligar.

”Skulle Vi nu något liknande för att se, om vi behöver att fördjupa två-lagrar modellerar till ettlagrar modellerar in,”, sade Mel. ”Kan Det vara att de grundläggande och apical dendritesna varje de uppför, som vi har varit ordstävet, men, när de påverkar varandra med varje annat, finns det extra ickelinjär växelverkan som uppstår dem emellan.”,

Melen betonar att ”aritmetiskn” härskar honom och hans kollegor grundar i pyramidal neurons inte kan applicera till alla neurons i hjärnan.

”Finns Det andra neurons som har olikt formar, matar in, kanaliserar morfologier och jonen,”, sade han. ”Kan Det är dussina olika svar till ifrågasätta, beroende av vilken neuron du ser.”,

Fördriva mycket mer arbetslies framåt, nya avbilda tekniker som är lifelike modellerar, och moderna laboratoriumtillvägagångssätt är danande uppgiften av överenskommelse hjärnans försvårade neurons ett lättare helt lott.

Slutligen, sade Mel, är kurserna som är lärda från ska individneurons, avgörande till för- forskare överenskommelse av hjärnan i sin helhet.

”Ansar Vi för att beskåda hjärnan som en dator,”, sade han. ”Om vi önskar att figurera ut hur denna dator fungerar, måste vi först veta hur dess separata delar fungerar.”,

http://www.usc.edu