Γερμανοί επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Humboldt στο Βερολίνο, ανακάλυψαν μια νέα ηλεκτρική διαδικασία του ανθρώπινου εγκεφάλου που θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα την υπολογιστική του ικανότητα. Ο εγκέφαλός μας είναι σαν ένας υπολογιστής που λειτουργεί με ένα σύστημα συνδεδεμένων εγκεφαλικών κυττάρων, τους νευρώνες, οι οποίοι ανταλλάσσουν πληροφορίες χρησιμοποιώντας χημικά και ηλεκτρικά σήματα που ονομάζονται δυναμικά δράσης.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ορισμένα κύτταρα στον ανθρώπινο φλοιό, το εξωτερικό στρώμα του εγκεφάλου, μεταδίδουν σήματα με τρόπο που δεν παρατηρείται στα αντίστοιχα κύτταρα τρωκτικών. Αυτή η διαδικασία μπορεί να είναι σημαντική για την καλύτερη κατανόηση αλλά και τη βελτίωση των προγραμμάτων που βασίζονται σε ένα μοντέλο του ανθρώπινου εγκεφάλου.

«Οι ανθρώπινοι νευρώνες μπορεί να είναι πιο ισχυροί υπολογιστικοί μηχανισμοί από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως», δήλωσε ο ερευνητής Μάθιου Λάρκουμ από το Πανεπιστήμιο Humboldt του Βερολίνου.

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει ένα παχύ φλοιό και ειδικά το δεύτερο και τρίτο στρώμα (L2 / 3) από την επιφάνεια. Αυτά τα στρώματα περιέχουν εγκεφαλικά κύτταρα με πολλά κλαδιά, που ονομάζονται δενδρίτες, τα οποία συνδέουν και ανταλλάσσουν πληροφορίες με άλλα εγκεφαλικά κύτταρα. Οι ερευνητές ανέλυσαν δείγματα L2 / 3 ιστού από ασθενείς με επιληψία και όγκους, εστιάζοντας σε αυτούς τους δενδρίτες.

Η ομάδα τοποθέτησε τους ιστούς σε ένα σύστημα που κατασκευάζει ένα ηλεκτρικό κύκλωμα από κύτταρα, μαζί με ένα όργανο μέτρησης, και χρησιμοποίησε ένα μικροσκόπιο φθορισμού για να παρατηρήσει τη δράση των κυττάρων L2 / 3. Η ομάδα παρατήρησε ότι τα εισαγόμενα ηλεκτρικά ρεύματα πυροδότησαν περισσότερα δυναμικά δράσης από ό,τι σε κύτταρα τρωκτικών και ότι ένα χημικό στοιχείο που θα έπρεπε να είχε μπλοκάρει τη δραστηριότητα των δενδριτών, δεν το έκανε ολοκληρωμένα.

Τα πειράματα αποκάλυψαν την παρουσία ενός νέου είδους δυναμικού δράσης που ταξιδεύει με τη βοήθεια ιόντων ασβεστίου και όχι με ιόντα νατρίου και ασβεστίου. Πρόκειται για ένα είδος δυναμικού δράσης που δεν είχε εντοπιστεί πριν, σε κύτταρα φλοιού θηλαστικών, σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Science.

Οι ερευνητές, αφού μελέτησαν τη συμπεριφορά αυτών των «δυναμικών δενδριτικών ενεργειών με τη μεσολάβηση ασβεστίου», τα προσομοίωσαν σε υπολογιστή με αποτέλεσμα αυτά, να εκτελέσουν μια υπολογιστική λειτουργία (που ονομάζεται πύλη XOR), την οποία οι επιστήμονες θεωρούσαν ότι θα απαιτούσε ένα ολόκληρο δίκτυο νευρώνων. Ένα τεχνητό νευρωνικό δίκτυο θα μπορούσε να ενσωματώσει αυτά τα νέα είδη δυναμικού δράσης για να απλοποιήσει τους υπολογισμούς.

«Αυτή είναι μια συναρπαστική μελέτη που διερευνά ένα νέο όριο στην κατανόηση της νευρωνικής λειτουργίας και των ιδιοτήτων των ανθρώπινων δενδριτών», δήλωσε ο Μάικλ Χάουσερ, καθηγητής της Νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο του Λονδίνου.

Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές σύμφωνα με τον Χάουσερ, είναι να καθοριστεί αν αυτά τα δυναμικά δράσης βρίσκονται μόνο σε αυτούς τους δενδρίτες και να τα μελετήσουν σε έναν υγιή εγκέφαλο. «Αυτό θα μας επιτρέψει να καταλάβουμε εάν οι ειδικές ηλεκτρικές ιδιότητες των ανθρώπινων δενδριτών διαδραματίζουν βασικό ρόλο στην κατασκευή του ανθρώπινου εγκεφάλου».

ΠΗΓΗ: Gizmodo

 

 

www.ert.gr