Научниците идентификуваа уникатна форма на меѓуклеточни сигнали во човечкиот мозок, откривајќи колку сè уште треба да научиме за неговата мистериозна внатрешна активност.
Возбудливо, откритието навестува дека нашиот мозок може да биде уште помоќна единица отколку што мислевме.
Во 2020 година, истражувачите од институтите во Германија и Грција објавија механизам во надворешните кортикални клетки на мозокот кој произведува нов сигнал што може да им обезбеди на поединечните неврони друг начин за извршување на нивните логички функции.
Со мерење на електричната активност во делови од ткиво отстранети за време на операцијата на пациенти со епилепсија и анализа на нивната структура со помош на флуоресцентна микроскопија, невролозите открија дека поединечните клетки во кортексот ги користат не само вообичаените натриумови јони за активација, туку и калциумовите.
Оваа комбинација на позитивно наелектризирани јони поттикна бранови на напон кои никогаш порано не биле видени, наречени дендритски акциони потенцијали со посредство на калциум, или dCaAPs.
Мозокот, особено оној од човекот, често се споредува со компјутер. Аналогијата има свои граници, но на некои нивоа тие ги извршуваат задачите на сличен начин.
И двата ја користат моќта на електричниот напон за извршување на различни операции. Во компјутерите тоа е во форма на прилично едноставен проток на електрони низ пресеците наречени транзистори.
Во невроните, сигналот е во форма на бран на канали за отворање и затворање кои разменуваат наелектризирани честички како натриум, хлорид и калиум. Овој пулс на течени јони се нарекува акционен потенцијал.
Наместо транзистори, невроните хемиски управуваат со овие пораки на крајот од гранките наречени дендрити.
„Дендритите се централни за разбирање на мозокот, бидејќи тие се во сржта на она што ја одредува пресметковната моќ на поединечните неврони“, изјави неврологот од Универзитетот Хумболт, Метју Ларкум.
Дендритите се семафорите на нашиот нервен систем. Ако акциониот потенцијал е доволно значаен, може да се пренесе на други нерви, кои можат да ја блокираат или да ја пренесат пораката.
Ова е логичката основа на нашиот мозок – бранови на напон што може да се пренесат колективно во две форми: или порака И (ако се активираат x и y, пораката се пренесува); или порака ИЛИ (ако се активира x или y, пораката се пренесува).
Веројатно, ова никаде не е покомплексно отколку во густиот, збрчкан надворешен дел на човечкиот централен нервен систем; церебралниот кортекс. Подлабокиот втор и трет слој се особено дебели, преполни со гранки кои извршуваат функции од висок ред што ги поврзуваме со сензација, мисла и контрола на моторот.
Истражувачите внимателно ги разгледаа ткивата од овие слоеви, приклучувајќи ги клетките на уред наречен соматодендритски лепенка за да испрати активни потенцијали нагоре и надолу секој неврон, снимајќи ги нивните сигнали.
„Имаше „еурека“ момент кога за прв пат ги видовме дендритичните акциони потенцијали“, рече Ларкум.
За да се уверат дека било какви откритија не се единствени за луѓето со епилепсија, тие двапати ги проверувале нивните резултати во неколку примероци земени од тумори на мозокот.
Додека тимот вршеше слични експерименти врз стаорци, видовите на сигнали што тие забележаа како зујат низ човечките клетки беа многу различни.
Што е уште поважно, кога ги дозираа клетките со блокатор на натриумови канали наречен тетродотоксин, тие сепак најдоа сигнал. Само со блокирање на калциумот се смири.
Доволно интересно е да се најде акционен потенцијал со посредство на калциум. Но, моделирањето на начинот на кој функционираше овој чувствителен нов вид на сигнал во кортексот откри изненадување.
Покрај логичките AND и OR-тип функции, овие индивидуални неврони би можеле да дејствуваат како „ексклузивни“ OR (XOR) пресеци, кои дозволуваат сигнал само кога друг сигнал е оценет на одреден начин.
„Традиционално, се сметаше дека операцијата XOR бара мрежно решение“, напишаа истражувачите.
Треба да се направи повеќе работа за да се види како dCaAP се однесуваат низ цели неврони и во жив систем.
Технологијата исто така бара инспирација кон нашиот сопствен нервен систем како да развиеме подобар хардвер; знаејќи дека нашите индивидуални клетки имаат уште неколку трикови во ракавите, може да доведе до нови начини за вмрежување на транзисторите.
Како точно оваа нова логичка алатка стисната во една нервна клетка се претвора во повисоки функции е прашање на кое треба да одговорат идните истражувачи.
Истражувањето е објавено во Science.
