краткое содержание: Ученые выдвинули гипотезу, получившую название «клеточно-электрическая связь», согласно которой электрические поля в мозге могут манипулировать компонентами нейронных субъединиц, улучшая стабильность и эффективность сети. Они предполагают, что эти домены позволяют нейронам настраивать сеть обработки информации до молекулярного уровня.
Условно говоря, этот процесс похож на семейную настройку телевизора для идеального просмотра. Теория, открытая для проверки, может значительно улучшить наше понимание внутренней работы мозга.
Ключевые факты:
- Гипотеза цитоэлектрической связи предполагает, что электрические поля мозга могут регулировать стабильность и эффективность сети, влияя на компоненты субнейронов.
- Способность мозга адаптироваться к изменяющемуся миру включает в себя белки и молекулы, взаимодействующие с электрическими полями, генерируемыми нейронами.
- Эта новая теория, которая предлагает связь между микроскопическими уровнями в мозге, является проверяемой гипотезой, которая может произвести революцию в нашем понимании функционирования мозга.
источник: Институт обучения и памяти Пиккера
Для выполнения своих многочисленных функций, включая мышление, мозг действует на многих уровнях. Информация, такая как цели или изображения, представлена скоординированной электрической активностью между сетями нейронов, в то время как внутри и вокруг каждого нейрона смесь белков и других химических веществ фактически выполняет механизмы, задействованные в сети.
В новой статье исследователей из Массачусетского технологического института, Лондонского городского университета и Университета Джона Хопкинса утверждается, что сетевые электрические поля влияют на физическую конфигурацию субклеточных компонентов нейронов для повышения стабильности и эффективности сети. Эту гипотезу авторы называют «клеточной электрической связью». «
Эрл К. сказал: Миллер, профессор Пикауэра в Институте обучения и памяти Пикауэра в Массачусетском технологическом институте, который был соавтором статьи в Достижения в области неврологии С доцентом Димитрисом Пинутсисом из Массачусетского технологического института и Городского университета Лондонского университета и профессором Джейн Фридман из Университета Джона Хопкинса.
«Мозг адаптируется к меняющемуся миру», — сказал Бенутсис. «Белки и молекулы также изменяются. Они могут иметь электрические заряды и должны догонять нейроны, которые обрабатывают, хранят и передают информацию с помощью электрических сигналов. Взаимодействие с электрическими полями нейронов представляется важным».
Мышление в областях
Лаборатория Миллера в основном занимается изучением того, как когнитивные функции более высокого уровня, такие как рабочая память, могут быстро, гибко и надежно возникать из активности миллионов отдельных нейронов.
Нейроны способны динамически формировать цепи, создавая и удаляя соединения, называемые синапсами, а также усиливая или ослабляя эти соединения. Но Миллер сказал, что это всего лишь «дорожная карта», по которой может течь информация.
Миллер обнаружил, что определенные нейронные цепи, которые в совокупности представляют ту или иную мысль, координируются ритмической активностью, в просторечии известной как «мозговые волны» разных частот.
Быстрые «гамма»-ритмы помогают передавать изображения из нашего зрения (например, пончик), в то время как более медленные «бета»-волны могут нести более глубокие мысли об этом образе (например, «слишком много калорий»).
Лаборатория Миллера показала, что своевременные всплески этих волн могут нести предсказания и позволяют записывать, сохранять и считывать информацию в рабочую память. Он застревает, когда рабочая память тоже.
Лаборатория сообщила о доказательствах того, что мозг может явно манипулировать ритмами в определенных физических местах, чтобы дополнительно регулировать нейроны для познания жидкости, концепция, называемая «пространственными вычислениями».
Недавняя работа в лаборатории показала, что, хотя участие отдельных нейронов в сетях может быть непостоянным и ненадежным, информация, переносимая сетями, частью которых они являются, неизменно представлена совокупными электрическими полями, генерируемыми их коллективной активностью.
Сотовая электрическая связь
В новом исследовании авторы объединили эту модель ритмической электрической активности, управляющей нейронными сетями, с другими доказательствами того, что электрические поля могут влиять на нейроны на молекулярном уровне.
Исследователи изучили, например, адгезионную связь, при которой нейроны влияют на электрические свойства друг друга через близость своих мембран, а не полагаются исключительно на электрохимический обмен через синапсы. Эти электрические перекрестные помехи могут влиять на нейронные функции, в том числе на то, когда они активируются для передачи электрических сигналов другим нейронам в цепи.
Миллер, Бенутсис и Фридман также цитируют исследования, демонстрирующие другие электрические воздействия на клетки и их компоненты, в том числе то, как поля управляют развитием нейронов и что микротрубочки могут выравниваться с ними.
Если мозг переносит информацию в электрических полях, и эти электрические поля способны создавать нейроны и другие элементы в мозге, образующие сеть, то мозг с большей вероятностью будет использовать эту способность. Авторы предполагают, что мозг может использовать поля, чтобы гарантировать, что сеть делает то, что она должна делать.
Говоря простым языком, успех сетевого телевидения заключается не только в его способности посылать четкий сигнал в миллионы домов. Также важны крошечные детали, такие как то, как в каждом доме расположены телевизор, звуковая система и мебель для гостиной, чтобы максимизировать впечатления.
По словам Миллера, наличие сети как в этой метафоре, так и в мозгу побуждает отдельных участников настраивать свою инфраструктуру для оптимального взаимодействия.
«Цитоэлектрическая связь связывает информацию на мезомасштабном и макроскопическом уровне с микроскопическим уровнем белков, которые составляют молекулярную основу памяти», — пишут авторы в статье.
В статье изложены вдохновляющие доводы в пользу фотогальванической связи. «Мы предлагаем гипотезу, которую может проверить каждый», — сказал Миллер.
Финансирование: Поддержку исследованию оказали Министерство исследований и инноваций Соединенного Королевства (UKRI), Управление военно-морских исследований США, Фонд JPB и Институт обучения и памяти Пикауэра.
Об этом Новости исследований в области неврологии
автор: Дэвид Оренштейн
источник: Институт обучения и памяти Пиккера
коммуникация: Дэвид Оренштейн — Институт обучения и памяти Пикера
картина: Изображение предоставлено Neuroscience News
Исходный поиск: открытый доступ.
«Цитоэлектрическая связь: электрические поля формируют нейронную активность и «настраивают» инфраструктуру мозга.Эрл К. Миллер и др. Достижения в области неврологии
Резюме
Цитоэлектрическая связь: электрические поля формируют нейронную активность и «настраивают» инфраструктуру мозга.
Мы предлагаем и предоставляем сходящиеся доказательства гипотезы цитоэлектрической связи: электрические поля, генерируемые нейронами, являются причинно-следственными вплоть до уровня цитоскелета.
Это может быть достигнуто за счет электрической диффузии, механического переноса и обмена между электрической, потенциальной и химической энергией. Эфаптическая связь регулирует активность нейронов, формируя кластеры нейронов на макроуровне.
Эта информация распространяется до уровня нейронов, воздействуя на возвышения, и вниз, на молекулярный уровень, чтобы стабилизировать цитоскелет, «настроив» его на более эффективную обработку информации.
«Писатель. Внештатный исследователь твиттера. Будущий кумир подростков. Заядлый пивной ниндзя».