Zinātnieki ir atklājuši unikālu šūnu ziņojumapmaiņas veidu, kas notiek cilvēka smadzenēs, kas vēl nekad nav bijis redzams. Interesanti, ka šis atklājums norāda uz to, ka mūsu smadzenes var būt jaudīgākas skaitļošanas vienības, nekā mēs to sapratām.
Pagājušā gada sākumā pētnieki no institūtiem Vācijā un Grieķijā ziņoja par smadzeņu ārējo garozas šūnu mehānismu, kas pats par sevi rada jaunu “gradienta” signālu, kas atsevišķus neironus varētu apgādāt ar citu veidu, kā veikt viņu loģiskās funkcijas.
Mērot elektrisko aktivitāti audu sekcijās, kas noņemtas epilepsijas slimnieku operācijas laikā, un analizējot to struktūru, izmantojot fluorescences mikroskopiju, neirologi ir atklājuši, ka atsevišķas smadzeņu garozas šūnas “šaušanai” izmanto ne tikai parastos nātrija jonus, bet arī kalciju.
Šī pozitīvi lādēto jonu kombinācija atbrīvoja nekad neredzētus sprieguma viļņus, kurus dēvē par kalcija starpniecības dendrīta darbības potenciāliem vai dCaAP.
Smadzenes – īpaši cilvēku sugas – bieži salīdzina ar datoriem. Šai līdzībai ir savi ierobežojumi, taču dažos līmeņos viņi uzdevumus veic līdzīgi.
Viņi abi izmanto elektriskā potenciāla jaudu dažādu darbību veikšanai. Datoros tas notiek diezgan vienkāršas elektronu plūsmas veidā caur krustojumiem, ko sauc par tranzistoriem.
Neironos signāls ir atvēršanas un aizvēršanas kanālu vilnis, kas apmainās ar uzlādētām daļiņām, piemēram, nātriju, hlorīdu un kāliju. Šis plūstošo jonu impulss tiek saukts Darba potenciāls.
Tranzistoru vietā neironi ķīmiski vada šos zaru galus, kurus sauc par dendritiem.
Dendrītiem ir būtiska nozīme smadzeņu izpratnē, jo tie ir kodols tam, kas nosaka atsevišķu neironu skaitļošanas jaudu. Metjū Larkoms pastāstīja Valteram Bekvitam Amerikas Zinātnes attīstības asociācijā 2020. gada janvārī.
Dendrīti ir mūsu nervu sistēmas satiksmes signāli. Ja darbības potenciāls ir pietiekami liels, to var pārnest uz citiem nerviem, kas var vai nu bloķēt, vai pārsūtīt ziņojumu.
Šie ir mūsu smadzeņu pamatojumi – sprieguma viļņi, par kuriem var sazināties kolektīvi divos veidos: vai nu Un ziņojums (ja x Un y ir ieslēgts, ziņa tiek nodota); vai a vai ziņojums (ja x vai tiek aktivizēts y, ziņojums tiek nodots).
Nekur to nevar pateikt sarežģītāk kā blīvu, krunkainu cilvēka centrālās nervu sistēmas ārējo daļu; smadzeņu garozā. Otrais un trešais dziļais slānis ir īpaši biezs, piepildīts ar zariem, kas veic augsta līmeņa funkcijas, kuras mēs saistām ar sensāciju, domu un motora vadību.
Pētnieki rūpīgāk aplūkoja šo slāņu audus, piestiprinot šūnas ierīcei, ko sauc par somatisko neironu plākstera sinapsi, lai nosūtītu enerģētiskos potenciālus uz augšu un uz leju katrā neironā, reģistrējot to signālus.
“Bija” eureka “brīdis, kad mēs pirmo reizi redzējām dendrīta darbības potenciālu,” Larcom teica.
Lai pārliecinātos, ka visi atklājumi nav raksturīgi tikai cilvēkiem ar epilepsiju, viņi pārskatīja savus secinājumus dažos smadzeņu audzēju paraugos.
Kamēr komanda veica līdzīgus eksperimentus uz pelēm, signālu veidi, kurus viņi novēroja, pārvietojoties caur cilvēka šūnām, bija ļoti atšķirīgi.
Svarīgi ir tas, ka, dozējot šūnas ar nātrija kanālu blokatoru, ko sauc par tetrodotoksīnu, viņi joprojām atrada signālu. Tikai bloķējot kalciju, visi nomierinājās.
Darbības potenciāla atrašana ar kalcija starpniecību ir pietiekami interesanta. Bet, modelējot to, kā šis jutīgais jaunā veida signāls darbojas garozā, atklājās pārsteigums.
Papildus loģikai Un Un vaiPēc funkciju veida šie atsevišķi neironi var darboties “ekskluzīvs” vai (XOR) krustojumi, kas pieļauj signālu tikai tad, kad cits signāls tiek kategorizēts noteiktā veidā.
“Tradicionāli XOR Tiek uzskatīts, ka procesam nepieciešams tīkla risinājums. ” Pētnieki rakstīja كتب.
Jāveic vairāk darba, lai uzzinātu, kā dCaAP darbojas visā neironos un dzīvajā sistēmā. Nemaz nerunājot par to, vai tas bija kaut kas cilvēcīgs, vai līdzīgi mehānismi bija attīstījušies arī citur dzīvnieku valstībā.
Tehnoloģijas arī meklē mūsu nervu sistēmu, lai iegūtu iedvesmu, kā izstrādāt labākas ierīces; Zinot, ka mūsu atsevišķajām šūnām ir daži citi triki, var būt jauni veidi, kā izveidot tranzistoru tīklu.
Kā šis jaunais loģikas rīks vienā neironā pārvēršas par augstākām funkcijām, ir atbilde uz nākotnes pētnieku jautājumu.
Šis pētījums tika publicēts Zinātne.
Šī raksta versija sākotnēji tika publicēta 2020. gada janvārī.
