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Como o cérebro interpreta os impulsos elétricos enviados pelos neurônios

Os neurobiólogo do University of California, San Diego descobriram a evidência que derrama a luz no mistério de longa data de como o cérebro faz o sentido da informação contida nos impulsos elétricos enviados a ele por milhões de neurônios do corpo.

Em um papel publicado esta semana na versão em linha adiantada da natureza do jornal, uma equipe do UCSD conduzida por Massimo Scanziani explica como os neurônios, ou as pilhas de nervo, na informação do tipo do cérebro para fora antes de decidir como responder. O papel aparecerá em uma introdução próxima da cópia da natureza.

A luz, o som e os odores, por exemplo, são transformados por nossos órgãos sensoriais em um código feito da série de impulsos elétricos que viajam ao longo dos neurônios do corpo ao cérebro. A informação sobre o início e a intensidade de um estímulo provavelmente é enviada ao cérebro pelo sincronismo e pela freqüência destes impulsos elétricos. Como a informação é classificada pelo cérebro foi uma questão aberta. O grupo descobriu que os neurônios diferentes no cérebro estão dedicados para responder às parcelas específicas da informação.

“Nosso trabalho mostra que isso que decifra a quantidade de informação enorme que é transportada ao cérebro em algum tempo-ponto é uma matéria da divisão de trabalho entre os neurônios especializados,” explica Scanziani, um professor adjunto da biologia. “Cada neurônio literalmente ' escolhe' o tipo informação que se supor processar, de que é competente para. Muito como cada músico em uma orquestra lê somente essa parte da contagem de uma sinfonia que seja escrita para seu próprio instrumento.”

Porque necessários para ver e gravar impulsos elétricos das pilhas de nervo individuais, os pesquisadores usaram as fatias de cérebro do rato, que quando banhadas em uma solução apropriada podem ser mantidas vivas sob um microscópio. Para imitar a informação entrante, o primeiro autor no papel, Frédéric Pouille, um companheiro pos-doctoral no laboratório de Scanziani, desde que um estímulo-análogo elétrico à contagem em Scanziani analogia-e monitorada então que a pilha de nervo leu que parte da informação. Pouille e Scanziani encontraram algumas pilhas de nervo que eram somente responsivas ao primeiro impulso que chegou, quando outras pilhas de nervo responderam somente aos impulsos elétricos múltiplos que chegam em determinadas freqüências.

“Quando alguns neurônios responderam somente ao início de cada pacote de informação, que, ou seja meios: Hey, algo apenas chegou, outros neurônios olhados realmente no pacote e jogaram as notas,” diz Scanziani.

Cada um destes neurônios especializados do cérebro tem uma estrutura altamente ramificada onde muitos neurônios que levam a informação sensorial possam formar conexões. A todo instante, cada um destes neurônios especializados do cérebro pôde receber mensagens múltiplas das fontes múltiplas, mas somente está respondendo selectivamente a determinada informação sobre o sincronismo ou a freqüência dos impulsos que está recebendo.

Por que é o sincronismo da informação tão importante? A informação visual, tátil e auditiva precisa de ser sincronizada. Se não era, a seguir se pôde, por exemplo, perceber que alguém os bordos movem-se antes de ouvir as palavras ser falar-como um filme estrangeiro ruim dublado.

O cérebro igualmente precisa de saber intenso um estímulo é porque a intensidade influenciará que acção precisa de ser tomada. Por exemplo, uma sapata incômoda tornar-se-á cada vez mais difícil de ignorar enquanto seu pé desenvolve uma bolha. Porque a bolha se torna, o intervalo entre os impulsos elétricos subseqüentes que chegam no cérebro diminuiria; ou seja sua freqüência aumentaria. Scanziani especula que pôde mesmo haver do “um neurônio alarme” no cérebro que responde aos impulsos elétricos de alta freqüência provocando a resposta apropriada do músculo para escapar o estímulo.

“Este estudo avança nossa compreensão de como o cérebro lê um código feito de impulsos elétricos idênticos, a fim produzir uma percepção coerente do mundo,” diz. “Decifrar a língua do cérebro ajudar-nos-á a compreender a base neuronal para a sensação e a cognição e suas desordens associadas.”

Em seu papel, os pesquisadores do UCSD igualmente determinam uma corrente dos mecanismos fisiológicos que trabalham no concerto para permitir que estes neurônios do cérebro respondam selectivamente a um teste padrão específico de impulsos elétricos entrantes. Uma comunicação através das conexões entre os neurônios é geralmente química um pouco do que elétrica. Os pesquisadores encontraram que as diferenças na maneira os neurônios individuais do cérebro liberados e respondidos a estes produtos químicos poderiam explicar suas respostas de deferimento à informação entrante.

As experiências de Scanziani e de Pouille centraram-se sobre a região do hipocampo-um do cérebro conhecido para ser importantes na aprendizagem na memória. Mas acreditam que outras regiões do cérebro podem igualmente usar os mesmos princípios para classificar a informação. Contudo, os pesquisadores indicam que as fatias do cérebro são um sistema simplificado, e mais pesquisa é necessário antes que compreenderem os detalhes mais finos desta classificação.

“Esta é somente parte da imagem,” cuidados Scanziani. “Nós não estamos olhando a orquestra inteira, talvez somente os violinos e os oboés. Mas abaixo da linha nós planeamos olhar umas classes mais adicionais de pilhas de nervo.”

O estudo da pesquisa foi iniciado quando Scanziani era um professor adjunto no instituto de investigação do cérebro da universidade de Zurique. O trabalho foi apoiado pelos institutos de saúde nacionais e pelo National Science Foundation suíço.