Naukowcy właśnie odkryli bezprecedensowy sygnał mózgowy — naucz mnie o nauce

Prawdopodobnie najważniejszą cechą opisującą żywe organizmy jest skomplikowana sieć szlaków metabolicznych i sygnałowych, które pozwalają im żyć. W tym kontekście wciąż musimy odkryć wiele rzeczy, które są szlakami sygnałowymi, które są zaangażowane w układ nerwowy i to one robią największe wrażenie na naukowcach.

Ze wszystkich systemów, z których składają się żywe istoty, być może tym, który musimy zbadać najbardziej, jest układ nerwowy. Teraz zespół naukowców z niemieckich i greckich instytutów odkrył formę komunikacji komórkowej, której nigdy wcześniej nie widziano w ludzkim mózgu.

W badaniu opublikowanym w 2020 roku w czasopiśmie NaukaW ramach badania naukowcy donoszą o odkryciu mechanizmu w zewnętrznych komórkach korowych mózgu, który samodzielnie wytwarza nowy sygnał gradientu, który może następnie zapewnić poszczególnym neuronom inny sposób wykonywania ich funkcji logicznych. Co ciekawe, to nowe odkrycie nasuwa ideę, że nasze mózgi mogą być jednostkami obliczeniowymi, nawet potężniejszymi niż wcześniej sądzono.

Analizując aktywność elektryczną w różnych częściach tkanki mózgowej pobranych od pacjentów z padaczką, naukowcy zdali sobie sprawę, że komórki kory mózgowej, oprócz wykorzystywania sodu do swoich funkcji, wykorzystują również wapń. Kiedy te jony łączą się w szczelinach synaptycznych, zaobserwowano bezprecedensowe fale potencjału, które nazwano dendrytycznym potencjałem czynnościowym za pośrednictwem wapnia (dCaAP).

„W tych neuronach wykryliśmy klasę dendrytycznych potencjałów czynnościowych, w których pośredniczy wapń (dCaAP), których kształt fali i wpływ na produkcję neuronalną nie zostały wcześniej opisane” – napisali autorzy badania w swoim artykule.

Ludzkie mózgi są często porównywane do komputerów, a podobieństwo ma sens. Obie pracują z sygnałami elektrycznymi i przechowują informacje (każdy na swój sposób). Tylko, że zamiast tranzystorów pośredniczących w napięciu mózg wykorzystuje końce neuronów, znane jako dendryty.

Analogicznie dendryty są „sygnałami ruchu” układu nerwowego. Jeśli potencjał czynnościowy jest wystarczająco silny, są one odpowiedzialne za rozprzestrzenianie go przez sieć neuronów w korze mózgowej, które mogą blokować wiadomość lub przekazywać ją do innych komórek układu nerwowego. wyjaśnione w Uwolnienie Dr Matthew Larcomb, neurolog z Uniwersytetu Humboldta, Walterowi Beckwithowi z American Association for the Advancement of Science i głównym autorem badania.

Naukowcy wcześniej obserwowali podobne sygnały u gryzoni, ale odkryli, że były one silniejsze u ludzi. Aby potwierdzić, że sygnały te nie są typowe dla osób z padaczką, naukowcy przeanalizowali próbki guzów mózgu i zaobserwowali to samo zachowanie. Z drugiej strony naukowcy zablokowali kanały sodowe toksyną i odkryli, że sygnał pozostawał stały; Dopiero po zamknięciu kanałów wapniowych sygnał był „wyłączony”.

Zespół podkreśla kontynuację pracy z większą liczbą próbek tkanki nerwowej z innych regionów, aby zrozumieć, jak ten sygnał zachowuje się w regionach innych niż kora mózgowa.

W swoim badaniu naukowcy podsumowują: „Nasze odkrycia dostarczają wglądu w fizjologiczne elementy budulcowe, które kształtują algorytmy funkcji komórek i które ostatecznie prowadzą do zachowania sieci korowej”.

Badanie zostało opublikowane w Science i możesz je zobaczyć tutaj.