Dendrites sāk revolūciju

Daudzus gadus, neirozinātne ir izmantojusi atšķirīgu rīki, lai mēģinātu "klausīties" neironu sarunām. Tādā pašā veidā, kā lingvisti atšifrē nezināmu valodu, zinātnieki mēģina atšifrēt nervu šaušanas modeļus, lai mēģinātu noskaidrot smadzeņu gramatiku. Šajos mēģinājumos, šķiet, ir radušās jaunas zvaigznes: dendrites.

Jaunākie pētījumi, šķiet, liecina, ka neirozinātne, novērtējot mūsu smadzeņu spēju, ir tikai skrāpējusi virsmu. UCLA universitāte atklāja slēptu neironu saziņas slāni caur dendritiem. Tas nozīmē, ka smadzeņu jauda var būt līdz pat 100 reizēm lielāka nekā iepriekš domāja.

Šis atklājums var būtiski mainīt tradicionālās neiroloģijas pamatus. Pirms dažiem mēnešiem neirozinātnes pamati tika atbalstīti ar pārliecību, ka dendriti bija kaut kas līdzīgs pasīvai vadībai, kas elektriskos signālus pārnēsāja uz nervu ķermeni - somu. Taču šis pētījums parādīja, ka dendrites ir daudz vairāk nekā tikai pasīvi vadītāji. Dendriti ģenerē elektriskos signālus piecās reizēs un biežāk ka virsotnes, kas nāk no neironu kodoliem.

Ko nozīmē šis atklājums?

Mēs runājam par ļoti radikālām pārmaiņām, zinot, ka neirozinātnei ir par smadzeņu darbību. Cita starpā, iespējams, ka mācīšanās procesi notiek dendritu līmenī ne neironu soma.

Tradicionālā neirozinātne ir apgalvojusi, ka šūnu ķermeņu emitētie elektriskie signāli ir mūsu kognitīvo spēju pamats. Tagad mēs zinām, ka dendritiem nav pasīvās funkcijas un ka tie arī izstaro savus elektriskos signālus.

Ja tas pats par sevi vēl nav pārsteidzošs, pētnieki atklāja, ka dendriti ir arī gudri. Viņi laika gaitā spēj pielāgot savu elektrisko šāvienu. Šāda veida plastiskums līdz šim ir novērots neironu ķermeņos. Tas liecina, ka dendriti varētu mācīties paši.

Tā kā dendriti ir daudz aktīvāki par šūnu ķermeni, mēs to varam intuitēt liela daļa neironā radītās informācijas tiek veidota dendrīta līmenī, neinformējot šūnu ķermeni. Tas nozīmē, ka dendrites var darboties kā skaitļošanas vienība un apstrādāt to informāciju. Neatkarība, ko pirms dažiem mēnešiem netika aizdomas.

"Tas ir kā pēkšņi atklāt, ka kabeļi, kas noved pie datora CPU, var apstrādāt arī informāciju, pilnīgi ekstravagantus un nedaudz pretrunīgus".

-Dr. Mayank R. Mehta, pētniecības direktors-

Smadzeņu kapacitāte: pētniecība

Dr. Mayank R. Mehta pētniecības grupa izstrādāja sistēmu, kas ļauj novietot elektrodus pie žurku dendritiem. Šī sistēma ļauj uzņemt dzīvnieka elektriskos signālus laikā, kad esat nomodā un veicat ikdienas aktivitātes, kā arī miega laikā. Šādā veidā viņi varēja četras dienas pēc kārtas klausīties dendritu elektrisko aktivitāti un pārraidīt to dzīvot uz datoriem.

Elektrodi tika implantēti smadzeņu rajonā, kas saistīts ar kustību plānošanu, aizmugurējo parietālo garozu. Tas, ko viņi spēja sagūstīt, bija miega laikā elektriskie signāli izskatījās kā neregulāri viļņi, un ar katru no tiem tika norādīts maksimums.

Es domāju, kamēr žurkas gulēja, dendrites sarunājās savā starpā, un viņi to darīja elektriskos šāvienos līdz piecām reizēm ātrāk nekā šūnu ķermeņi. Waking periodu laikā šaušanas ātrums tika reizināts ar desmit.

Dendrites: šeit un tagad mēra

Vēl viens šokējošs atklājums šajā izmeklēšanā tika konstatēts dendritu izstarotā signāla tipā. Dendritu elektriskie signāli varētu būt digitāli, bet tie arī parādīja lielas svārstības, gandrīz divas reizes lielākas nekā pašas muguriņas. Šāda veida plašas svārstības liecina, ka dendrīts parādīja arī analogo skaitļošanas aktivitāti. Kaut kas iepriekš nebija redzams neironu aktivitātes modelī.

Šķiet, ka šāda veida dendrīta emisijas aprēķins ir saistīts ar laiku un telpu. Novērojot žurku uzvedību labirintā, tika izdalīti divu veidu signāli. Viena no šūnu ķermeņa kā virsotnes formām kā uzvedības prognozēšana. Šajā gadījumā tas bija pirms stūra pagriešanas. Kamēr dendriti izdeva aprēķinu signālus, tāpat kā dzīvnieks pagriezās stūrī.

Šķiet, ka neirozinātne ir nepietiekami novērtējusi smadzeņu skaitļošanas spēku. Tikai no apjoma viedokļa, un tā kā dendriti ir 100 reizes lielāki par somu, mēs varētu pieņemt, ka smadzenēm faktiski ir simts reizes lielāka pārstrādes jauda nekā domāja. Šķiet, ka neirons vairs nebūs smadzeņu pamata skaitļošanas vienība, pārņemot dendritus.

Neuronas rosa mosqueta, jauna neironu klase Ne tik daudz nav zināms par neironiem rosa mosqueta, bet tagad atklājums rada jautājumus, kas ir tikpat interesanti kā cilvēka evolūcija.