Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Νέα μελέτη παρέχει πρωτοφανή εικόνα για τις λεπτομέρειες της επικοινωνίας νευρώνων

Anonim

Υπάρχουν τρεις κύριες λειτουργίες του νευρικού συστήματος: η αισθητηριακή λειτουργία, η οποία ανιχνεύει αλλαγές στο σώμα. ενσωματωτική λειτουργία, η οποία λαμβάνει αποφάσεις με βάση τις πληροφορίες που λαμβάνει, και λειτουργία κινητήρα, η οποία φέρει ηλεκτρικές παλμώσεις για την τόνωση μιας απόκρισης. Συγκεκριμένα, οι ενσωματωτικές λειτουργίες του εγκεφάλου φέρνουν μαζί τις αισθητικές πληροφορίες, προσθέτουν στη μνήμη, παράγουν σκέψεις και λαμβάνουν αποφάσεις.

διαφήμιση


Η παρεγκεφαλίδα, μέρος του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνη για τον έλεγχο του κινητήρα, χρησιμεύει ως ένα βέλτιστο μοντέλο για τη μελέτη των ενσωματωτικών χαρακτηριστικών του νευρικού συστήματος τόσο σε επίπεδο κυττάρων όσο και σε επίπεδο δικτύου. Το κύκλωμα της παρεγκεφαλίδας είναι εντυπωσιακά απλό σε σύγκριση με άλλες περιοχές του εγκεφάλου, με μια τακτικά επαναλαμβανόμενη κυτταρική οργάνωση σε όλη την εξωτερική του στρώση. Επιπλέον, τα εξαρτώμενα από την παρεγκεφαλίδα καθήκοντα έχουν χαρτογραφηθεί καλά σε συγκεκριμένες ανατομικές υπο-περιοχές. Επομένως, η παρεγκεφαλίδα προσφέρει μια μοναδική ευκαιρία να μελετηθεί η δυναμική του τρόπου με τον οποίο η πληροφορία μεταφέρεται και μετασχηματίζεται εντός και μεταξύ των νευρώνων για τον έλεγχο της συμπεριφοράς του κινητήρα.

Οι νευρώνες χωρίζονται σε τρία βασικά μέρη: τους δενδρίτες, τους άξονες και το σοκά. Ενώ οι δενδρίτες λαμβάνουν και ενσωματώνουν συναπτική είσοδο, οι νάρθηκες μεταδίδουν τις προκύπτουσες, συγκεντρωμένες συναπτικές πληροφορίες σε συγκεκριμένες θέσεις με τη μορφή δυναμικών δράσης. Ακόμη και μέσα σε αυτές τις δομές υπάρχει υπο-εξειδίκευση. οι δενδρίτες συχνά υποστηρίζουν λειτουργικούς τομείς ή δενδριτικές σπονδυλικές στήλες, πολλαπλασιάζοντας την υπολογιστική τους ικανότητα. Και οι άξονες επιτυγχάνουν ένα υψηλό βαθμό εξειδίκευσης στην οργάνωση και τη λειτουργική επίδραση των διαύλων νατρίου και καλίου, παρά την απλοϊκή κλασική άποψη των δυναμικών δράσης ως μονοτυπικών δυαδικών παλμών που μεταδίδονται σε ολόκληρη την έκταση ενός αξόνου.

Στη δημοσίευσή τους στο Neuron τον Ιούνιο του 2016, οι ερευνητές Matthew JM Rowan, Ph.D., και ο Jason M. Christie, Ph.D., περιγράφουν πώς ξεπέρασαν μια σημαντική τεχνική πρόκληση που αποκλείει την άμεση εξέταση της αξονικής διέγερσης. Λόγω της μικρής διαμέτρου της - λιγότερο από 500 νανόμετρα - ο τυπικός άξονας δεν μπορεί να εξεταστεί από τις συμβατικές ηλεκτροφυσιολογικές καταγραφές. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας οπτικά κατευθυνόμενη υποκυτταρική επικάλυψη, σε συνδυασμό με οργανικούς ενεργοποιητές της νευρικής δραστηριότητας, οι επιστήμονες ήταν σε θέση να δείξουν στοχευμένες υπο-περιοχές της αξονικής μεμβράνης που περιλάμβαναν τόσο προσυναπτικά boutons όσο και τους προσαρτημένους άξονες τους. Αυτή η διαμόρφωση εγγραφής επιτρέπει την άμεση αξιολόγηση της κατανομής και των βιοφυσικών ιδιοτήτων των διαύλων ιόντων και των υποδοχέων που εκφράζονται κατά μήκος ενός αξόνου. Και, σε συνδυασμό, επιτρέπει την άμεση καταγραφή των νευρικών σημάτων, συμπεριλαμβανομένων των δυνατοτήτων δράσης και της συνοπτικής δραστηριότητας.

Ειδικότερα, αυτή η μελέτη έδειξε ότι τα δυναμικά δράσης, που συχνά θεωρούνται ως αμετάβλητα παλμικά, είναι αρκετά δυναμικά με το σχήμα τους να ποικίλλει ανάλογα με την υποκυτταρική θέση. Η κιρσώδης γεωμετρία των μπουτονιών, μόνη της, δεν επιβάλλει εντυπωσιακές διαφορές στη διάρκεια της ακμής. Αντίθετα, αυτή η φυσιολογία εξαρτάται από τη διαφορική επίδραση των υποτύπων διαύλου καλίου καθώς και από τη συσσώρευση διαύλων καλίου ταχείας ενεργοποίησης σε προσυναπτικές θέσεις. Το οργανωτικό χαρακτηριστικό που περιγράφεται από την παρούσα μελέτη επιτρέπει στους νευραξόνες να πολλαπλασιάζουν τις προσαρμοστικές τους ιδιότητες ρυθμίζοντας τη διέγερση σε μία αξονική περιοχή ανεξάρτητα από άλλους τομείς σε μια εξαιρετικά τοπική χωρική κλίμακα, συμπεριλαμβανομένων μεταξύ γειτονικών θέσεων απελευθέρωσης.

Μελλοντικές κατευθύνσεις

Σύμφωνα με τον Dr. Rowan, η συσσωρευμένη διάταξη και η μεταβλητή πυκνότητα έκφρασης των διαύλων καλίου στα μπουτόν είναι βασικοί καθοριστικοί παράγοντες που υποκρύπτουν τον διαμερισματοποιημένο έλεγχο του πλάτους δυναμικού δράσης σε έναν τρόπο κοντά στο synapse-synapse. Αυτός ο οργανισμός αποδίδει μια ισχυρή προσαρμοστική ιδιότητα που επιτρέπει σε μεμονωμένες τοποθεσίες απελευθέρωσης να ενημερώνουν τοπικά τη διάρκεια μιας πολλαπλασιαστικής ακίδας, ανάλογα με την τοπική αφθονία των καναλιών, και ξεχωριστά από άλλες τοποθεσίες. Η ερευνητική ομάδα του Dr. Christie θα διερευνήσει περαιτέρω τον τρόπο με τον οποίο οργανώνεται και τροποποιείται η σηματοδότηση των ακίδων εντός των νευραξόνων και την υπολογιστική αξία αυτής της οργάνωσης στα μικροκυκλώματα της παρεγκεφαλίδας.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Ινστιτούτο Νευροεπιστήμης Max Planck της Φλόριντα . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Matthew JM Rowan, Gina DelCanto, Jianqing J. Yu, Naomi Kamasawa και Jason M. Christie. Καθορισμός επιπέδου συνάψεως της διάρκειας του δυναμικού δράσης από τα κανάλια Κ στους άξονες . Neuron, Ιούνιος 2016 DOI: 10.1016 / j.neuron.2016.05.035