Durch die Messung der schnellen elektrischen spikes einzelnen Neuronen in der touch-region des Gehirns, Brown University Neurowissenschaftler haben entdeckt, eine neue Art von Zelle, die Zeit hält, so regelmäßig, dass es dienen kann, wie das Gehirn lange-Hypothese Uhr oder ein Metronom.
Diese Art von neuron spikes rhythmisch, und in einer synchronisierten Weise, unabhängig von äußeren Empfindungen, sagte Chris Moore, professor für Neurowissenschaften an der Brown und associate director des Carney-Institut für Hirnforschung. Mit “setting the beat,” die Neuronen scheinen verbessern Nagetiere’ Fähigkeit zu erkennen, wenn Ihre schnurrhaare sind leicht abgegriffen.
Gehirn-Wellen mit etwa 40 Zyklen pro Sekunde—auch bekannt als gamma-Rhythmen—untersucht wurden seit der Mitte der 1930er Jahre in Menschen und Nagetieren, und die früheren arbeiten von Moore ‘s lab zeigten, dass die Steigerung der Nagetiere” Natürliche gamma-Rhythmen geholfen, die Nagetiere erkennen schwächere whisker Empfindungen.
“Gamma-Rhythmen haben schon eine riesige Debatte,” Moore sagte. “Einige sehr angesehener Neurowissenschaftler Ansicht gamma-Rhythmen, wie die Magie, unifying-Uhr, die im Einklang Signale über Hirnregionen. Es gibt andere, ebenso angesehener Neurowissenschaftler, die, bunt, Ansicht gamma-Rhythmen wie die Abgase der Berechnung: Sie zeigen sich, wenn der Motor läuft, aber Sie sind absolut nicht wichtig.”
Die Metronom-like-Funktion der gamma-Rhythmus wurde die Hypothese aufgestellt, bevor, aber wurde weitgehend abgeschrieben, weil gamma-Rhythmen zu ändern in Reaktion auf Sinneseindrücke, Moore Hinzugefügt. Diese neu entdeckte spiking “Metronom”—Neurone, die spike etwa 40 Zyklen pro Sekunde—nicht.
Die Ergebnisse wurden veröffentlicht am Donnerstag, 18. Juli, in der Zeitschrift Neuron.
Moore und Brown neuroscience doctoral student Hyeyoung Shin wollte nicht, Sie zu finden, Metronom Neuronen, die nennen das die Forscher gamma-regelmäßige nonsensory fast-spiking Neuronen. Stattdessen werden Sie zunächst studieren wollte, sensation-driven gamma-Rhythmus.
Shin verwendet eine sehr präzise Maschine zu bewegen schnurrhaare leicht, nur am Rande von einem nagetier-Fähigkeit, um eine Bewegung zu erkennen, während der Aufnahme Neuronen-Aktivität in der whisker-sensation Teil des Gehirns. Sie wollte sehen, was war anders im Gehirn, wenn das nagetier war in der Lage zu erkennen das leise klopfen an seine barthaare im Vergleich zu, wenn Sie es nicht war.
“Wir waren besonders daran interessiert, ein Subtyp von inhibitorischen interneuronen; diese Zellen kommunizieren, lokal und in Ihrer main-Funktion zu hemmen spikes, die von anderen Zellen,” Shin sagte. “Wir haben festgestellt, dass etwa ein Drittel dieser fast-spiking Neuronen wurden ‘ticken’ sehr regelmäßig. Und tickt regelmäßig mehr gemeint, dass das nagetier war besser wahrnehmen können subtile Empfindungen.”
Was hat Ihre Forschung unverwechselbar war, dass Sie schaute auf das Verhalten von einzelnen Neuronen statt gemittelt neuron Aktivität. Durch das betrachten von einzelnen Neuronen, fand Sie drei verschiedene Typen.
Einige dieser Neuronen Spikes unabhängig von whisker Empfindungen und somit würden in der Regel ignoriert von Wissenschaftlern—diese Gruppe umfasste die Untergruppe der regelmäßig spiking Metronom Neuronen. Die anderen beiden Subtypen Spike zufällig—einige nicht ändern, mit whisker-Empfindungen, und andere wiederum nicht. Darüber hinaus Schienbein festgestellt, dass die Metronom-Neuronen in der touch-Gehirn-region wurden im Einklang mit den anderen.
“Da gibt es diese komische Sache, wo Neurowissenschaftler gehen in ein Gehirn, und sobald Sie finden, dass eine Zelle, die eine Antwort auf die Welt außerhalb, Sie studieren es,” Moore sagte. “Wenn es nicht reagiert auf die Außenwelt, wissen Sie nicht, was zu tun und es ignorieren. Mit einer Elektrode im Gehirn, man hört dies und man hört, dass—es ist sehr einfach, entweder overinterpret oder vermissen wichtige Dinge völlig, weil du nicht bereit bist, Sie zu sehen.”
Aber Shin war bereit, zu sehen, diese regelmäßig spiking Metronom Neuronen, Moore sagte. Vor der Durchführung der Forschung -, Schienbein-durchgeführt, die eine Tiefe Bewertung der vorhandenen Literatur und computer-Modellierung, um zu versuchen zu verstehen, die Logik der fast-spiking-Neuronen, so dass dies ein hervorragendes Beispiel ist der Zufall begünstigt den vorbereiteten Geist.
Menschliche Gehirne haben auch gamma-Rhythmen, Moore sagte. Als nächsten Schritt, er und Shin wollen, um zu bestimmen, wenn diese Metronom-Neuronen existieren in Primaten und Menschen. Sie wollen auch sehen, ob der Metronom-Neuronen existieren, die in anderen Regionen des Gehirns, sowie festzustellen, ob insbesondere die Verbesserung der Synchronität auf die Metronom-Neuronen mit Hilfe der Gentechnik und Licht Auswirkungen Nagetiere’ Fähigkeit zu erkennen, schwache Empfindungen.
