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Comment le cerveau interprète des impulsions électriques envoyées par des neurones

L'Université de Californie, neurobiologistes de San Diego ont découvert la preuve qui jette la lumière sur le mystère de longue date de la façon dont le cerveau semble raisonnable de l'information contenue dans les impulsions électriques envoyées à lui par des millions de neurones du fuselage.

Dans cette semaine publiée de papier dans la version en ligne tôt de la nature de tourillon, une équipe d'UCSD aboutie par Massimo Scanziani explique comment des neurones, ou des cellules nerveuses, dans l'information de tri de cerveau à l'extérieur avant de décider comment répondre. Le papier apparaîtra dans une prochaine édition d'impression de nature.

La lumière, le son et les odeurs, par exemple, sont transformés par nos organes sensoriels dans un indicatif fait en suite d'impulsions électriques qui se déplacent le long des neurones du fuselage au cerveau. Des informations sur le début et l'intensité d'un stimulus vraisemblablement sont envoyées au cerveau par le calage et la fréquence de ces impulsions électriques. Comment l'information est triée par le cerveau a été une question ouverte. Le groupe a découvert que différents neurones dans le cerveau sont consacrés pour répondre aux parties spécifiques d'information.

« Notre travail montre que cela déchiffrant l'énorme quantité d'informations qui est donnée au cerveau à temps point est une question de la répartition des tâches entre les neurones spécialisés, » explique Scanziani, un professeur adjoint de biologie. « Chaque neurone littéralement ' sélectionne' l'information de type on le cense que traiter, cela elle est compétente pour. Infiniment comme chaque musicien dans un orchestre affiche seulement cette partie de la rayure d'un symphonie qui a été écrit pour son propre instrument. »

Puisqu'ils ont dû voir et enregistrer des impulsions électriques de différentes cellules nerveuses, les chercheurs ont employé les parts du cerveau de rat, qui une fois baignées dans une solution appropriée peuvent être maintenues vivantes sous un microscope. Pour imiter l'information entrante, le premier auteur sur le papier, Frédéric Pouille, un boursier post-doctoral dans le laboratoire de Scanziani, si un stimulus-analogue électrique à la rayure dans Scanziani analogie-et alors surveillée que la cellule nerveuse s'est affichée quelle partie de l'information. Pouille et Scanziani ont trouvé quelques cellules nerveuses qui étaient seulement sensibles à la première impulsion qui a obtenu, alors que d'autres cellules nerveuses répondaient seulement aux impulsions électriques multiples obtenant à certaines fréquences.

« Tandis que quelques neurones répondaient seulement au début de chaque dossier d'informations, qui, en d'autres termes, des moyens : Hé, quelque chose a juste obtenu, d'autres neurones réellement examinés l'envoi et ont joué les notes, » dit Scanziani.

Chacun de ces neurones spécialisés de cerveau a une structure à plusieurs branches où beaucoup de neurones diffusant l'information sensorielle peuvent former des liens. À tout moment, chacun de ces neurones spécialisés de cerveau pourrait recevoir les messages multiples des sources multiples, mais répond seulement sélecteur à certaines informations sur le calage ou la fréquence des impulsions qu'elle reçoit.

Pourquoi le calage d'information est-il si important ? Le besoin d'informations visuel, tactile et auditif d'être synchronisé. S'il n'étaient pas, alors on pourrait, par exemple, percevoir que quelqu'un les languettes déménagent avant d'entendre les mots être comme parlée un film étranger mal aboubé.

Le cerveau doit également savoir fort un stimulus est parce que l'intensité influencera quelle action doit être prise. Par exemple, il deviendra de plus en plus difficile ignorer une chaussure inconfortable pendant que votre pied développe une ampoule. Car l'ampoule se développe, l'intervalle entre les impulsions électriques suivantes obtenant au cerveau diminuerait ; en d'autres termes, leur fréquence augmenterait. Scanziani spécule qu'il pourrait même y a un « neurone d'alarme » dans le cerveau qui répond aux impulsions électriques à haute fréquence en déclenchant la réaction appropriée de muscle pour échapper au stimulus.

« Cette étude avance notre compréhension de la façon dont le cerveau affiche un indicatif fait d'impulsions électriques identiques, afin de produire une perception logique du monde, » il dit. Le « déchiffrement du langage du cerveau nous aidera à comprendre la base neuronale pour la sensation et la cognition et leurs troubles associés. »

En leur papier, les chercheurs d'UCSD déterminent également un réseau des mécanismes physiologiques fonctionnant en concert pour permettre à ces neurones de cerveau de répondre sélecteur à une configuration spécifique des impulsions électriques entrantes. La transmission en travers des liens entre les neurones est habituellement chimique plutôt qu'électrique. Les chercheurs ont constaté que les différences de la manière les différents neurones de cerveau relâchés et répondus à ces produits chimiques pourraient expliquer leurs réactions différentes à l'information entrante.

Les expériences de Scanziani et de Pouille se sont concentrées sur la région de hippocampe-un du cerveau connu pour être importantes en apprenant dans la mémoire. Mais ils croient que d'autres régions du cerveau peuvent également employer les mêmes principes pour trier l'information. Cependant, les chercheurs précisent que les parts de cerveau sont un système simplifié, et plus de recherche est nécessaire avant qu'ils comprennent les détails plus fins de ce trier.

« C'est seulement une partie de l'illustration, » des attentions Scanziani. « Nous ne regardons pas l'orchestre entier, peut-être seulement les violons et les hautbois. Mais en bas de la ligne nous planification pour regarder d'autres types des cellules nerveuses. »

L'étude de recherches a été commencée quand Scanziani était un professeur adjoint à l'institut de recherches de cerveau de l'université de Zurich. Le travail a été supporté par les instituts de la santé nationaux et le National Science Foundation suisse.