آخرین مطالب

چگونه نورون هایی که به هم متصل می شوند با هم آتش می گیرند


چگونه نورون هایی که به هم متصل می شوند با هم آتش می گیرند

اطلاعاتی که در نورون ها حرکت می کند. آزمایشگاه Zenke یک مکانیسم فرضی را مشخص کرد که برای پردازش سریع اطلاعات در مدارهای عصبی مناسب است. اعتبار: Shutterstock

برای تقویت سریع و دقیق محرک های حسی، مدارهای عصبی نیاز به سیم کشی خاصی دارند. حدود 70 سال پیش، این ایده قانع کننده که “نورون هایی که با هم شلیک می کنند به هم متصل می شوند” ظهور کرد. با این حال، در مدل‌های محاسباتی، نورون‌هایی که به هم متصل می‌شوند، تمایل دارند در برابر انفجاری از فعالیت و بی‌ثباتی تسلیم شوند که در زیست‌شناسی عصبی مشاهده نشده است. گروه فریدمان زنکه اکنون مکانیسمی قابل قبول و در عین حال ساده را مشخص می کند که زیست شناسی ممکن است برای اجتناب از این موضوع از آن استفاده کند.

درک قابل اعتماد و به طرز چشمگیری سریع است. به عنوان مثال، فقط یک ثانیه طول می کشد تا یک گاو را در عکس بشناسید و فوراً صدایی که گاو هنگام غر زدن می دهد و بوی یونجه به یاد آورید. انجام این امر مستلزم آن است که مغز شما به سرعت سیگنال های خاصی را قبل از انتشار آنها در مناطق متعدد مغز تقویت یا سرکوب کند.

در سال 1949، روانشناس دونالد هب “نظریه مونتاژ” قانع کننده خود را در مورد چگونگی دستیابی مغز به این شاهکار ارائه کرد. این به بهترین وجه با عبارت «نورون هایی که با هم شلیک می کنند به هم متصل می شوند» خلاصه می شود. ایده این است که نورون هایی که به یک محرک پاسخ می دهند ترجیحاً به هم متصل می شوند تا “گروه های عصبی” را تشکیل دهند. این ارتباطات از طریق سیناپس ها، اتصالات کوچکی که نورون ها از طریق آنها ارتباط برقرار می کنند و می توانند از طریق تجربه تغییر کنند و در نتیجه نقش کلیدی در یادگیری و حافظه ایفا کنند، انجام می شود. طبق نظریه هبی، فعال کردن چند نورون منتخب برای تحریک کل مجموعه عصبی کافی است و در نتیجه توضیحی فرضی برای یادآوری حافظه ارائه می دهد. با این حال، از آنجایی که نورون‌هایی که به هم متصل می‌شوند، بیشتر به یکدیگر شلیک می‌کنند، گروه‌های هبی اغلب در شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای تسلیم انفجار فعالیت می‌شوند، در حالی که چنین بی‌ثباتی به ندرت در زیست‌شناسی عصبی مشاهده می‌شود. این اختلاف این سؤال را مطرح می‌کند که چگونه دکترین هبی می‌تواند با مکانیسم‌های مداری قابل قبول از نظر تشریحی تطبیق داده شود تا یادآوری سریع حافظه فراهم شود.

یو کریس وو، دکترای سابق. دانشجوی گروه Zenke، و Friedemann Zenke این سوال را از دیدگاه علوم اعصاب محاسباتی مورد مطالعه قرار دادند. محققان متوجه شدند که یک oxymoron در قلب مشکل نهفته است. از یک طرف، اتصالات سیناپسی در یک مجموعه هبیان باید قوی باشد تا با فعال کردن سلول های دیگر، یادآوری سریع حافظه را تسهیل کند. از سوی دیگر، اتصالات نمی توانند قوی باشند تا از فعالیت انفجاری جلوگیری کنند که از خاموش شدن مجموعه عصبی جلوگیری می کند و بنابراین مانع از پردازش محرک بعدی می شود.

در مطالعه‌ای که در eLife منتشر شده است، وو و زنکه مکانیسمی قابل قبول اما ساده را توصیف می‌کنند که چندین عنصر مدار مشاهده شده در نوروبیولوژی را ترکیب می‌کند و راه‌حلی برای oxymoron ارائه می‌دهد. تقویت غیرخطی گذرا، همانطور که مکانیسم نامیده می شود، دارای دو مرحله است: در ابتدا، بازخورد تحریکی مثبت قوی به طور انتخابی محرک های بالاتر از یک آستانه بحرانی را تقویت می کند. متعاقباً، پلاستیسیته کوتاه‌مدت، ویژگی فراگیر سیناپس‌های بیولوژیکی، اتصالات مکرر را ضعیف می‌کند، در نتیجه سیستم را دوباره تثبیت می‌کند و به مجموعه اجازه می‌دهد تا به حالت شبکه تثبیت‌شده بازدارنده سقوط کند.

این مطالعه ما را یک گام به درک چگونگی پردازش اطلاعات توسط مدارهای عصبی نزدیک‌تر می‌کند و چندین پیش‌بینی را انجام می‌دهد که می‌توان آنها را آزمایش کرد.


پویایی مجموعه های عصبی در شبکه های قشر مغز بر اساس تعادل تحریکی و مهاری


اطلاعات بیشتر:
Yue Kris Wu، Friedemann Zenke، تقویت غیرخطی گذرا در شبکه های عصبی بازگشتی با انعطاف پذیری کوتاه مدت، eLife (2021). DOI: 10.7554/eLife.71263

اطلاعات مجله:
eLife

ارائه شده توسط موسسه تحقیقات زیست پزشکی فردریش میشر

نقل قول: چگونه نورون هایی که به هم متصل می شوند با هم آتش می زنند (2021، 23 دسامبر) در 23 دسامبر 2021 از https://medicalxpress.com/news/2021-12-neurons-wire.html بازیابی شده است.

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.