Мээдеги синапс түзүүнүн жаңы теориясы
Көрүү кабында кайра: мурда (солдо) жана жөн эле торчо (борбору) келтирилген зыяндын ордун кийин, жана кийинки этабын (солдо) менен. сүрөттөр жабыркаган торчодогу болжолдонууда аймакта нейрондордун көпчүлүгү өзүлөрүнүн баштапкы гана жетишүүгө болот ...дагы
Адамдын мээси адамдын өмүр бою өзгөрүп турат. Жаңы байланыштар үзгүлтүккө учурап, колдонулбай калган синапстар пайда болот. Бүгүнкү күнгө чейин бул процесстердин механизмдери жөнүндө аз маалымат бар. Юлих нейроинформатик Доктор Маркус Буц азыркы учурда көрүү кортексиндеги жаңы нейрон түйүндөрүнүн пайда болушун жөнөкөй гомеостатикалык эрежеге таянып айта алды, ал ошондой эле жаратылыштагы көптөгөн өзүн-өзү жөнгө салуучу процесстердин негизи болуп саналат. Ушул түшүндүрмө менен, ал жана анын кесиптеши Амстердамдык доктор Арджен ван Оойен мээнин пластикасы боюнча жаңы теорияны - жана окуу процесстерин түшүнүү жана мээ жаракаттарын жана ооруларын дарылоо боюнча жаңы ыкманы сунуш кылышты.
бойго жеткен адамдардын мээлери эч качан кыйын зымдуу болуп саналат. Илимпоздор бир нече жолу ар түрдүү ыкмалары менен акыркы бир нече жыл ичинде бул чындыкты аныкташкан. Бул үчүн аталган ийилгичтик жараяндарды окутуу гана негизги ролду ойногон жок, ал ошондой эле жаракат айыгып, милдеттерин чыгымдын ордун толтуруу үчүн мээни берет. Окумуштуулар жакында эле да, бойго жеткен мээде гана эмес, синапс деп жаткан да жаңы пайда болгон жагдайларга ылайыкташа билип, бирок, жаңы байланыш ар дайым пайда болуп, кайра келет. Бирок, азырынча бул табигый бүтөөр жараяндар мээде көзөмөлдөнөт кантип белгилүү болгон эмес. ачык-мүмкүндүк алуу журналына PLoS Computational Biology, Butz жана Van Ooyen азыр нейрон бул жаңы тармактар пайда кантип түшүндүрөт жөнөкөй эреже тапшырат.
"Мээнин структуралык пластикасы узак убакыт бою эс тутумду калыптандыруу үчүн негиз болушу мүмкүн", - дейт Маркус Буц, акыркы бир нече айдан бери Юлих Супер эсептөө борборунда жакында түзүлгөн Симуляция Лабораториялык Неврология илиминде. «Жана билим алуу гана эмес. Аяк-башты кесип салгандан, мээ жаракаттан, нейродегенеративдик оорулардын башталышынан жана инсульттан кийин мээни келип түшкөн дүүлүктүрүүлөрдүн туруктуу өзгөрүүлөрүнө ылайыкташтыруу үчүн көптөгөн жаңы синапстар пайда болот ».
Аракет синапс пайда жөнгө салат
Бул жыйынтыктар жаңы синапстардын пайда болушуна нейрондордун «алдын-ала коюлган» электрдик активдүүлүк деңгээлин сактап калуу тенденциясы түрткү берерин көрсөттү. Эгерде орточо электр активдүүлүгү белгилүү бир чектен төмөн түшсө, нейрондор жаңы байланыш түйүндөрүн жигердүү кура башташат. Булар кошумча киргизүүчү жаңы синапстардын негизи - нейрондун атуу ылдамдыгы жогорулайт. Бул дагы тескерисинче иштейт: активдүүлүк деңгээли жогорку чектен ашып кетсе, ашыкча козголуудан сактоо үчүн синаптикалык байланыштардын саны азаят - нейрондун атуу ылдамдыгы төмөндөйт. Гомеостаздын ушул сыяктуу формалары жаратылышта көп кездешет, мисалы, дене табын жана кандагы канттын деңгээлин жөнгө салууда.
Бирок Маркус Буц бул нейрондордун кандайдыр бир минималдуу дүүлүгүүсүз иштебей тургандыгын баса белгилеп: “Мындан ары эч кандай дүүлүктүрбөй турган нейрон андан да көп синапстарды жоготуп, бир нече убакыттан кийин жок болуп кетет. Эгерде биз симуляциялардын натыйжалары байкоолорго туура келсе, биз бул чектөөнү эске алышыбыз керек. ” Колдонуу көрүү борбору мисал катары, neuroscientists нейрондор жаңы байланыштарды түзүү жана иштеп жаткан синапс таштап, ага ылайык негиздерин изилдеген. Мээнин бул аймакта, жакын 10% Синапстын тынымсыз калыбына. Торчо зыян келгенде, бул пайыздык андан да жогорулайт. компьютер машыгууларды колдонуп, Жазуучулар бузулган торчо менен чычкандар менен маймылдардын Көрүү кабында тартып эксперименталдык жыйынтыгына ылайык бир нейрон кайра куруу болду.
Көрүү кабыгы жаңы өсүү эрежесин көрсөтүү үчүн өзгөчө ылайыктуу, анткени анын ретинотопия деп аталган касиети бар: Бул көздүн тор кабыгына жанаша жайгаштырылган чекиттер визуалдык кортекске проекция болгондо жанаша жайгашат дегенди билдирет. картадагыдай Эгерде көздүн тор кабыгынын аймактары жабыркаса, анда сүрөттөлүштөр болжолдонгон клеткалар ар кандай кириштерди алышат. Маркус Буц: "Биздин симуляцияларда, торчодон эч кандай маалымат алалбай калган аймактар өз ара шилтемелерди кура башташканын көрүүгө болот, бул аларга коңшу клеткалардан көбүрөөк сигналдарды кабыл алууга мүмкүндүк берет" дейт Маркус Буц. Бул кайчылаш тилкелер жаракаттын айыгышына окшош процессте баштапкы активдүүлүк деңгээли аздыр-көптүр калыбына келгенге чейин жабыркаган жердин четинен борборго карай жай түзүлөт.
Кичинекей жана структуралык пластикалык
"Жаңы өсүү эрежеси структуралык пластиканы синаптикалык пластиканын принциби сыяктуу дээрлик жөнөкөй принцип менен камсыз кылат" дейт автор Аржен ван Оойен, ондогон жылдар бою нейрон тармактарын өнүктүрүүнүн моделдеринин үстүнөн иштеп келген. 1949-жылы эле, психология профессору Дональд Олдинг Хебб ортосундагы байланышты тапкан нейрондор ал көп учурда күчтүү болуп калат жандандырылган болушат. аз маалымат алмашуу болгондор морт болуп калат. Бүгүнкү күндө көптөгөн илимпоздор бул Hebbian принцип үйрөнүү жана эске тутуу жараянына борбордук ролду ойнойт деп ишенем. жатканда кичинекей пластикалык бир нече сааттан бир нече миллисекунд алып кыска мөөнөттүү жараяндар негизинен тартылган, структуралык пластикалык узак убакыт тараза, бир нече күндөн тартып эки айдын ичинде жайылтылат.
Структуралык пластикалык Ошондуктан да, жума жана ай бою созулган нейрологиялык оорулар менен жабыркаган бейтаптардын (эрте) калыбына келтирүү стадиясында өзгөчө маанилүү ролду ойнойт. долбоорду айдап көрүнүш жүрүш бейтаптарды дарылоо үчүн баалуу идеялар синапс түзүүнүн так прогноздордон алып келиши мүмкүн эмес. дарыгерлер бейтаптын өзгөртүү жана дарылоо учурунда кайра турган мээ түзүлүшү кандай жакшы билген болсо, анда алар дарылоонун натыйжалуулугун жогорулатуу, дем берүү жана эс алуу этаптарына идеалдуу жолу аныктоо мүмкүн.
көп колдонмолор үчүн жаңы ыкма
«Мурда структуралык пластика Hebbian пластикасынын принцибине ылайык келет деп болжолдонгон. Табылгалар түзүмдүк пластиканы гомеостатикалык принцип менен жөнгө салат, буга чейин буга көңүл бурулбай келген ”, - дейт Юлихтин Симуляция Лабораториясынын Неврология илимдеринин башчысы, профессор Абигейл Моррисон. Анын командасы жаңы эрежени дүйнө жүзү боюнча көптөгөн окумуштуулар колдонгон NEST эркин симуляциялык программасына киргизип жатат.
Бул ачылыштар Адам Мээси Долбоору үчүн да актуалдуу. Европадагы нейробиологдор, медицина илимпоздору, компьютер илимпоздору, физиктер жана математиктер кол кармашып, анын иштешин жакшыраак түшүнүү үчүн кийинки муундагы жогорку натыйжалуу компьютерлерде бүтүндөй адамдын мээсин симуляциялашкан. «Адамдагы татаал синаптикалык схемага байланыштуу мээ, анын каталарга чыдамдуулугу жана ийкемдүүлүгү статикалык туташуу эрежелеринин негизинде жетишилет деп айтууга болбойт. Ошондуктан өзүн-өзү уюштуруу процесси үчүн моделдер талап кылынат ”, - дейт долбоорго катышкан Юлихтин Неврология жана Медицина Институтунан профессор Маркус Дизманн. Ал нейрологиялык илим менен симуляция технологиясынын ортосунда иштөөчү орун басары эсептөөчү жана эсептөөчү системалардын нейрологиясын (INM-6) жетектейт.
мындан ары да изилдөө: Re-окутуу кантип: Окумуштуулар көрүү өнүктүрүүдө маанилүү күнү-өчүрүү которгучун издөө
Кененирээк маалымат: dendritic омурткасына жана Аксондор Баутон түзүү үчүн жөнөкөй эреже кээмэйэ кабык ооруларды кийин камеранын кайра түшүндүрө алабыз, Маркус Butz кушли Van Ooyen, PLoS Comput Biol (Интернет 10 October 2013); DOI: 10.1371 / journal.pcbi.1003259
;