پنجره جدیدی به عملکرد محاسباتی مغز

به گزارش سیناپرس همدان، از طریق همکاری نزدیک بین دانشگاه کوئینزلند (UQ)، بیمارستان ماتر و بیمارستان زنان رویال بریزبن، محققان دریافته‌اند که افزایش قدرت پردازش مغز انسان ممکن است ناشی از تفاوت‌ها در ساختار و عملکرد نورون‌های ما باشد.
نتایج این مطالعه در Cell Reports با عنوان «تولید اسپایک سدیم دندریتیک با گیرندگی بالا در دو سوم سلول‌های عصبی هرمی نئوکورتیکال انسانی» منتشر شده است.
پروفسور استفان ویلیامز در موسسه مغز کوئینزلند (QBI) در دانشگاه کوئینزلند توضیح داد که تیم تحقیقاتی او خواص الکتریکی نورون‌های هرمی نئوکورتیکال انسان را که در شبکه‌های عصبی ما تعبیه شده‌اند، مطالعه کرده‌اند.
پروفسور ویلیامز گفت: برای مطالعه نورون‌های انسانی، برش‌های بافت زنده را از بلوک‌های کوچک نئوکورتکس انسان، که از بیمارانی که تحت جراحی مغز و اعصاب برای کاهش صرع مقاوم یا برداشتن تومورهای مغزی در این دو بیمارستان بودند، جمع‌آوری شد.
ما خواص الکتریکی نورون‌های هرمی نئوکورتیکال انسان و جوندگان را با انجام تکانه های الکتریکی همزمان پیچیده از جسم سلولی تا دندریت‌های نازک آن‌ها مقایسه کردیم. تحقیق ما نشان داد که نورون‌های هرمی نئوکورتتیکال انسان و جوندگان دارای خواص بیوفیزیکی اساسا مشابهی هستند.
به عنوان مثال، ما نشان دادیم که هم دندریت‌های نورون‌های هرمی نئوکورتیکال انسان و هم جوندگان، اسپایک‌های سدیم دندریتی تولید می‌کنند که نشان‌دهنده حفاظت از پایانه برای ادغام هزاران سیگنال ورودی است که یک نورون دریافت می‌کند. با این حال، ما کشف کردیم که عملکرد محاسباتی نورون‌های هرمی نئوکورتتیکال انسان به طرز چشمگیری افزایش یافته است.
دکتر هلن گوچ، همکار QBI و یکی از نویسندگان مقاله، گفت: تیم دریافتند که معماری درختان دندریتیک نورون‌های هرمی نئوکورتتیکال انسان، امتداد شاخه‌مانندی که سیگنال‌های الکتریکی را هدایت می‌کنند، بزرگ‌تر و پیچیده‌تر از سایر پستاندارانی مانند جوندگان است.
دکتر گوچ گفت: این بسط درخت دندریتیک در انسان با تولید اسپایک های دندریتیک در چندین مکان همراه بود که به طور فعال در نورون پخش می‌شد تا سیگنال‌های خروجی هر نورون را هدایت کند. ما فکر می کنیم که این افزایش پردازش اطلاعات دندریتیک توزیع شده ممکن است یکی از عواملی باشد که قدرت پردازش کلی مغز ما را افزایش می دهد. ترجمه چنین اکتشافاتی راه را برای درک بهتر چگونگی اختلال در فعالیت الکتریکی مغز انسان در بیماری ها هموار می کند.
دکتر لیزا گیلیندر، متخصص مغز و اعصاب بیمارستان Mater و یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: به عنوان محققان بالینی، ما نه تنها هیجان زده هستیم که در مورد عملکرد طبیعی سلول های مغز انسان اطلاعات بیشتری کسب کنیم. اما از طریق تحقیقات آینده در این زمینه، ما همچنین قصد داریم تغییرات عملکردی را که در شرایطی مانند صرع رخ می‌دهد با امید به بهبود روش های درمان‌ درک کنیم.
این تحقیقات در ژورنال Cell Reports منتشر شد.
منبع: medicalxpress.com
مترجم: کیانوش کرمی