[ad_1]

محققان شناسایی می کنند "فوق العاده محاسباتی" شبکه در مغز انسان

محقق شارلوت بوکارا (در سمت راست) در دانشگاه اسلو “سلول های عصبی” را پیدا کرد. اینجا با محقق Solomiia Korchynska. اعتبار: Cecilie Bakken Hoestmark، UiO

آیا زمانی که ناسا موفق به محاسبه زمان و سرعت مسیر یک موشک می شود، تحت تاثیر قرار می گیرید؟ یک مطالعه جدید از دانشگاه اسلو نشان می دهد که مغز شما یک “مرکز عصبی” دارد که قادر به انجام محاسبات پیچیده تر است.

اگر در اواخر راه رفتن به محل کار، اتوبوس را دیدید که در حال آمدن است و در حالی که فنجان قهوه خود را حمل می کنید، برای گرفتن آن می دوید، احتمالا ناسا را ​​شکست داده اید. سلول های عصبی در مغز شما میلیاردها محاسبات ریاضی پیچیده را برای تعیین سرعت، موقعیت و جهت شما انجام می دهند. برای سال ها، این توانایی مغز برای محاسبه چنین پارامترهایی یک رمز و راز بوده است.

شارلوت بوکارا و گروه دانشمندانش در مؤسسه علوم پزشکی پایه در دانشگاه اسلو، که اکنون در مرکز پزشکی مولکولی نروژ (NCMM) قرار دارد، پس از پنج سال تحقیق بر روی نظریه شبکه جذب کننده پیوسته یا CAN، پیشرفتی ایجاد کرد.

می‌گوید: “ما اولین کسی هستیم که به وضوح ثابت می‌کنیم که مغز انسان واقعاً حاوی چنین “سلول‌های عصبی” یا “ابر-محاسبه‌گرهایی” است که توسط نظریه CAN ارائه شده است. ما سلول‌های عصبی را پیدا کردیم که سرعت، موقعیت و جهت را به یکباره کد می‌کنند. بوکارا

1400 سلول عصبی

Boccara 1400 سلول عصبی ثبت شده در موش ها را به صورت توزیع شده در چندین ناحیه مغز تجزیه و تحلیل کرد. همراه با Ph.D. همکار Davide Spalla و محقق الساندرو تروز، او اخیرا مقاله ای را در این مقاله منتشر کرده است ارتباطات طبیعت با عنوان “سلول های سرعت زاویه ای و خطی در مدارهای پاراهیپوکامپ”.

ما موش‌ها را به کاوشگرهای مغزی کوچک مجهز کردیم که الکترودهای بسیار نازکی در دست داشتند که می‌توانستند فعالیت مغزشان را بخوانند. پس از آن، آنها آزاد بودند تا در پیچ و خم برای جستجوی چیزهای خوب حرکت کنند. ما می‌توانیم حرکات آنها را با دوربین دنبال کنیم و بنابراین اعمال آنها را با بوکارا توضیح می دهد که فعالیت بسیاری از سلول های عصبی که ما از آنها ضبط می کردیم.

گروه تحقیقاتی Boccara از شکل پیشرفته ای از تجزیه و تحلیل داده ها استفاده کرد تا به طور کامل آنچه را که در تمام لایه های قشری چندین ناحیه مغز اتفاق می افتد بررسی کند. این شامل بررسی سیستماتیک مجموعه داده های گسترده بود. این تحقیق جدید در ادامه کار اساسی جان اوکیف، می بریت و ادوارد موزر (جایزه نوبل پزشکی، 2014) است که نشان می‌دهد سلول‌های عصبی فردی می‌توانند برای یک سیستم مختصات ناوبری – GPS مغز رمزگذاری کنند. سیستم.

یک قطعه پازل گم شده که می تواند برای تحقیق در مورد آلزایمر مهم باشد

نظریه CAN که مطالعات بوکارا برای چندین دهه در بین دانشمندان بسیار محبوب بوده است. به طور خلاصه، پیشنهاد می‌کند که وقتی در اطراف حرکت می‌کنیم، نقشه ذهنی یا بازنمایی مکانی که در آن هستیم، دائماً خود را مطابق با موقعیت جدیدمان به‌روز می‌کند. نظریه CAN فرض می‌کند که یک لایه پنهان از سلول‌های عصبی، ریاضیات پیچیده‌ای را انجام می‌دهند و مقادیر زیادی اطلاعات در مورد سرعت، موقعیت و جهت جمع‌آوری می‌کنند، درست همانطور که دانشمندان ناسا هنگام تنظیم مسیر موشک انجام می‌دهند.

محقق می گوید: “پیش از این، وجود لایه پنهان تنها یک نظریه بود که هیچ مدرک روشنی برای آن وجود نداشت. اکنون ما موفق شده ایم شواهد محکمی برای وجود واقعی چنین “مرکز عصبی” مغزی پیدا کنیم. تکه ای از پازل را که گم شده بود پر می کنیم.

منطقه ای که بوکارا و تیمش این لایه پنهان را پیدا کردند دقیقاً بخشی از مغز است که برای اولین بار در شروع بیماری آلزایمر دچار اختلال می شود.

بوکارا توضیح می‌دهد: «یافته‌های ما مهم هستند زیرا این سلول‌ها به ما می‌گویند کجا هستیم و چگونه حرکت می‌کنیم. اگر کارشان متوقف شود، فرد گم می‌شود». برای درک مکانیسم های درونی کدگذاری مغز می توان بعداً برای توسعه درمان های جدید استفاده کرد.

چرا سلول های عصبی کشف شده توسط بوکارا در قسمت های مختلف مغز پخش می شوند؟ و آیا ممکن است آنها چندین کار مختلف را انجام دهند؟

در اینجا، ما تعدادی نظریه داریم: آیا برخی از سلول ها به عنوان پشتیبان عمل می کنند، یا محاسبات جداگانه ای انجام می دهند، به عنوان مثال، آیا برخی سلول ها برنامه ریزی می کنند در حالی که برخی دیگر به تجربیات قبلی واکنش نشان می دهند؟ او می پرسد.

در هر زمان، مغز با تجربیات حسی (بینایی، احساسات، شنوایی) بمباران می شود. ایجاد تصویری منسجم با خاطرات موقعیت‌های مشابهی که قبلاً تجربه کرده‌ایم تا بتوان اعمال خود را تنظیم کرد، باید این هرج و مرج را معنا کرد. مثلاً می بینم که اتوبوس می آید، می توانم احساس کنم که قهوه داغ است. با چه سرعتی می توانم بدوم تا به اتوبوس برسم بدون اینکه خودم بسوزم؟

در سال‌های اخیر، جامعه تحقیقاتی ثابت کرده است که نواحی مغزی مورد علاقه بوکارا در بسیاری از وظایف فراتر از نقشه‌برداری موقعیت مکانی نقش دارد. سلول های عصبی در آنجا همچنین می توانند صداها و پاداش ها را ترسیم کنند. اکنون، او متعجب است که آیا سلول هایی که آنها پیدا کرده اند، علاوه بر محاسبه سرعت و جهت، قادر به انجام وظایف دیگری نیز هستند یا خیر.

“اما نحوه درک چنین پدیده‌هایی بسته به تجربیاتی که دارید تغییر می‌کند. برای مثال، نحوه درک شما از نام Ola به طور قابل توجهی تغییر می‌کند اگر با Ola آشنا شوید که شریک زندگی شما می‌شود. بنابراین فرآیند طبقه‌بندی باید با گذشت زمان به روز شود. بوکارا می‌گوید و مرکز نرد نیز ممکن است در این فرآیند دخیل باشد. این یک زمینه جالب برای تحقیقات بیشتر است.

بوکارا اکنون می‌خواهد دریابد که خواب بد چگونه بر توانایی محاسبه سلول‌های عصبی تأثیر می‌گذارد.

او می‌گوید: «من نمی‌دانم که دلیل کندتر شدن عملکرد مغز در زمانی که ما خیلی کم می‌خوابیم، ارتباطی با فعالیت غیرعادی در این سلول‌ها دارد یا خیر.


سلول های شبکه ای “نقشه گنج” را در مغز موش ایجاد می کنند


اطلاعات بیشتر:
Davide Spalla و همکاران، سلول های سرعت زاویه ای و خطی در مدارهای پاراهیپوکامپ، ارتباطات طبیعت (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29583-z

ارائه شده توسط دانشگاه اسلو

نقل قول: محققان شبکه «ابر محاسباتی» را در مغز انسان شناسایی کردند (2022، 28 آوریل) بازیابی شده در 29 آوریل 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-04-super-calculating-network-human-brain.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.



[ad_2]