וִידֵאוֹ: איתות נוירונים גורם לתאים שכנים להיות "רוצים להיכנס"
2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33
סינפסות מתבצעות כדי לחזק (וכך לאפשר למידה) אם זה עתה גירוי של אחד הסמוך.
תגלית חדשה אודות תפקודם של נוירונים יכולה לעזור למדענים להבין כיצד המוח אוסף מידע במהלך למידה והיווצרות זיכרון.
מדענים גילו שכאשר דחפים חשמליים עוברים מנוירון אחד למשנהו, הם לא רק מחזקים את הסינפסה (הקשר) ביניהם, אלא הם גם נותנים דחיפה לסינפסות הסמוכות, ומפעילים אותם ללמוד במהירות ובקלות יותר. חוקרים מדווחים ב"טבע "כי הבעיטה הנוספת, שנמשכת בין חמש לעשר דקות, עשויה להיות המפתח להיווצרות זיכרון.
ההשפעה השיורית "ניבאה על בסיס מה שמכונה דגמים קלאסיים של פלסטיות" - יכולתו של המוח להסתגל על ידי חיזוק או החלשת קשרים בין נוירונים - אך לא הוכחה בעבר, אומר מחבר המחקר, קרל סבובודה, ביופיסיקה. מנהלת קבוצה בקמפוס המחקר של חוות ג'נליה של המכון הרפואי האוורד יוז באשברן, וושינגטון. "היית רוצה שהתקבצו פלסטיות מסוג זה" כדי לשמור על זיכרונות מקובצים יחד.
לנוירונים, או לתאי עצב, לכל אחד מהם זוג השלכות - האקסון והדנדריט, המשדרים ומקבלים דחפים, בהתאמה. לדנדריט, מבנה דמוי עץ, כמה ענפים מנוקדים במאות מסופי קבלה סינפטיים המכונים "קוצים", המחוברים כל אחד לאקסונים של עשרות נוירונים אחרים. כאשר אחד משדרות אלה מקבל גירוי (דרך הסינפסה שהוא יוצר בהשלכה האקסונאלית של תא אחר), עמוד השדרה מתרחב לסינפסה, ומחזק את הקשר בין הנוירון שלו לתא השני. תהליך זה של תקשורת משופרת באמצעות סינפסה נקרא פוטנציאל לטווח ארוך (LTP) ונחשב לבסיס למידה.
ניסיונות קודמים לזהות תהליך זה נבעו משיטות לא מדויקות. החוקרים השתמשו בעיקר בדחפים חשמליים, שאינם מאפשרים תצפית מרחבית טובה. סבובודה וכותב הלימודים כריסטופר הארווי, סטודנט לתואר שני במעבדה של סבובודה, השתמשו בטכניקה מדויקת יותר. הם חיברו קבוצה כימית סופגת אור לנוירוטרנסמיטר גלוטמט (שליח כימי מעורר במוח) בסינפסה מסוימת בפרוסת ההיפוקמפוס של חולדה, אזור המוח האחראי על הזיכרון לטווח הקצר. כאשר אימנו לייזר על הגלוטמט, הוא שוחרר מהמצב המולקולרי סופג האור שלו ובכך הצליח לחדש את תפקידו; הוא עבר לעמוד השדרה הדנדריטי בסינפסה, ואפשר ליונים להיכנס לתא ולהפיק אות חשמלי.
כתוצאה מגירוי זה, עמוד השדרה נמתח רחוק יותר לסינפסה. החוקרים לא מצאו שום ראיות לכך שקוצים שכנים התרחבו גם הם, אך הם גילו כי נדרש פחות גירוי - רק 20 אחוז מהדחיפה המקורית - כדי לגרום לכל אחד מ -20 הקוצים בטווח של 10 מיקרון (בערך ארבע עשרת אלפיות אינץ '.) לעבור LTP. נראה כי השפעה זו נמשכת בין חמש לעשר דקות, כך מדווחים המדענים.
סבובודה אומר שפעילות שיתופית זו עשויה להיות בבסיס האופן שבו המידע משתלב כאשר, למשל, אדם נכנס לסביבה חדשה ומתבונן סביבו ויוצר אסוציאציות של רמזים שונים בתוך אותו מרחב. "אנשים לא ידעו כיצד ניתן לקודד את האסוציאציות הללו במשך 10 דקות בערך בנוירונים," הוא אומר. "זה מספק מנגנון אפשרי לאסוציאציות לאורך דקות.".
במאמר מערכת המלווה את המאמר, אומר ברנרדו סבטיני, עוזר פרופסור לנוירוביולוגיה בבית הספר לרפואה של הרווארד, כי עבודתם של הארווי וסבובודה מכניסה מורכבות חדשה לחיווט העצבי של המוח.
"[עבור] צורות מסוימות של פלסטיות תלויה בפעילות בהיפוקמפוס, יחידת הויסות הבסיסית עשויה להיות גדולה יותר מסינפסה אינדיבידואלית", כתב, "וליתר דיוק, קבוצה של סינפסות מקובצות פיזית עם דפוסי ירי דומים, שמרחבית שלהם הסדר על דנדריטים נוצר באופן טבעי בעקבות אינטראקציות מחזקות הדדית בין סינפסות. ".