Tudósok egy eddig ismeretlen jeltovábbítást fedeztek fel az emberi agyban

Az idegtudósok egy új jeltovábbítási folyamatot fedeztek fel az agyban, amely szerintük kulcsfontosságú lehet abban, ami emberré tesz min...

Az idegtudósok egy új jeltovábbítási folyamatot fedeztek fel az agyban, amely szerintük kulcsfontosságú lehet abban, ami emberré tesz minket.

Az emberi agy egy neuronokból álló komplex sejtrendszer, amely elektromos és kémiai jelek segítségével cserél információt. A Science folyóiratban közzétett új tanulmányban a kutatók megállapították, hogy az emberi agy bizonyos sejtjei olyan módon továbbítják a jeleket, amelyeket eddig nem figyeltek meg a rágcsálók megfelelő sejtjei esetében. (1)

Az ember és más emlősök agyában kimutatható különbségek segítenek meghatározni, hogy miért olyan egyedi az emberi agy, ami legfőbb szervünk jobb megértéséhez és még jobb modellezéséhez vezethet.

A kutatók epilepsziában vagy daganatokban szenvedő betegek agyát vizsgálták. Az agykéreg második és harmadik rétegében (a legkülső rétegben) a dendritekre - az agysejtek ágszerű kiterjesztéseire fókuszáltak, amelyek más agysejtekhez kapcsolódnak, lehetővé téve az információcserét.

A dendritekről meglévő tudásunk leginkább a rágcsáló kutatásokból származik, tehát az emberi minták vizsgálatának lehetősége létfontosságú. Az epilepsziában szenvedő betegeket az epilepsziás műtétek miatt választották, amelyek elegendő kéregszövetet biztosítottak az elemzéshez, és a daganatos mintákat arra használták, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az eredmények nem csak az epilepsziában szenvedőknél találhatók meg.

Az emberi agy bővülésének köszönhetően a fejlődés során szokatlanul vastag kéreg alakult ki (körülbelül 3 milliméter), amely aránytalanul vastag a második és a harmadik rétegben, és nagy és kifinomult dendrit elágazásokhoz vezet.

A szinapszis olyan szerkezet, amely lehetővé teszi az elektromos idegimpulzusok küldését két neuron között. A neuronok "akciós potenciáloknak" nevezett elektromos események útján kommunikálnak - az elektromos aktivitás megnövekszik, amikor egy neuron információkat küld a sejtből.

A neuron több száz szinaptikus bemenete határozza meg, hogy eredményez-e akciós potenciált. Ezeknek a dendriteknek az aktív elektromos tulajdonságai határozzák meg a szinaptikus bemenettől az akciós potenciálig terjedő számos transzformációját, ami azt jelenti, hogy kulcsfontosságúak az ideg számítási teljesítményében.

A csoport folt-feszültségzárat használt a sejtek elektromos áramkörének felépítéséhez és fluoreszkáló képalkotó technikát alkalmaztak a sejtek tulajdonságainak vizsgálatához. A kutatók ezen neuronok dendritjeiben korábban ismeretlen akciós potenciál osztályokat fedeztek fel, ami azt jelenti, hogy aktivitásuk sokkal összetettebb, mint korábban észleltük.

A kutatók azt figyelték meg, hogy az egyik újfajta akciós potenciál csak kalcium ionok segítségével halad ahelyett, hogy a kalcium és nátrium ionokat egyaránt használná, és ezt korábban még nem látták az emlős agykéreg sejtjeiben.

Megvizsgálták az akciós potenciálok viselkedését egy számítógépes szimulációval létrehozott modell segítségével, és felfedeztek egy másik meglepő szempontot - olyan "számítási" funkciót tudtak végrehajtani, amelyről a kutatók korábban úgy gondolták, hogy egy teljes neuronhálózatra van hozzá szükség, és nem csak egyre. Azt mondják, hogy ez hatalmas következményekkel járhat a mesterséges idegi hálózatokat tekintve, mivel egyszerűsítheti a számításokat.

A kutatásnak megvannak a korlátai, mivel nem modellezték a teljes neuront, és a munkát emberi sejteken végezték, nem pedig embereken. Ez azt is jelentheti, hogy más emlősöknek is lehet ugyanilyen agyi jele, csak laboratóriumi körülmények között még nem figyelték meg. Ez azonban egy érdekes eredmény azon folyamatos törekvés során, hogy megtudjuk, hogy az emberek miért olyan egyediek. (2)

(1) - https://science.sciencemag.org/content/367/6473/83
(2) - https://www.iflscience.com/brain/scientists-have-dis