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Le cerveau a la capacité plus de 100 fois plus haut informatique que précédemment pensé, dites les scientifiques d'UCLA

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Les dendrites ont trouvé pour produire de presque 10 transitoires plus électrochimiques de périodes que des corps cellulaires de neurone

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Le cerveau a la capacité plus de 100 fois plus haut informatique qu'a été précédemment pensé, une équipe d'UCLA a découvert.

Obsoleting la neurologie des manuels, ceci qui trouve suggère que nos cerveaux soient les calculateurs numériques analogues et et pourraient mener à de nouvelles approches pour traiter des désordres neurologiques et développer les ordinateurs comme un cerveau, selon les chercheurs.

Illustration de neurone et de dendrites. Les dendrites reçoivent la stimulation électrochimique (par l'intermédiaire des synapses, non montrées ici) des neurones (non montrés ici), et propagent cette stimulation au corps cellulaire de neurone (soma). Un neurone envoie la stimulation électrochimique par l'intermédiaire d'un axone pour communiquer avec d'autres neurones par l'intermédiaire du telodendria (pourpre, droit) à la fin de l'axone et des synapses (non montrés ici). (crédit : Quasar/CC).

Des dendrites ont été considérées les conduits passifs simples des signaux. Mais par le travail avec les animaux qui se déplaçaient autour librement, l'équipe d'UCLA a prouvé que les dendrites sont en fait électriquement en activité — produisant de presque 10 fois plus de transitoires que le soma (corps cellulaire de neurone).

Change fondamentalement notre compréhension de calcul de cerveau

La conclusion, rapportée dans la question du 9 mars de la Science de journal, des défis la croyance de longue date qui cloue dans le soma sont la manière primaire dans quelle formation de perception, d'étude et de mémoire se produisent.

Les « dendrites composent plus de 90 pour cent de tissu neural, » a dit le neurophysicist Mayank Mehta, l'auteur supérieur d'UCLA de l'étude. « Sachant ils sont beaucoup plus en activité que le soma change fondamentalement la nature de notre compréhension de la façon dont le cerveau calcule l'information. »

« C'est un départ important quels neurologistes ont cru pendant environ 60 années, » a dit Mehta, un professeur d'UCLA de la physique et de l'astronomie, de la neurologie et de la neurobiologie.

Puisque les dendrites ont un presque 100 fois plus grand volume que les centres neuronaux, Mehta a dit, le grand nombre de transitoires dendritiques ayant lieu pourrait signifier que le cerveau a plus de 100 fois la capacité informatique qu'a été précédemment pensé.

L'étude avec les rats mobiles a rendu la découverte possible

Des études précédentes ont été limitées aux rats stationnaires, parce que les scientifiques ont constaté que le placement des électrodes dans les dendrites elles-mêmes tandis que les animaux se déplaçaient a tué réellement ces cellules. Mais l'équipe d'UCLA a développé une nouvelle technique qui implique presque de placer les électrodes, plutôt que dedans, les dendrites.

Utilisant cette approche, les scientifiques ont mesuré l'activité des dendrites pendant jusqu'à quatre jours chez les rats qui ont été permis de se bouger librement dans un grand labyrinthe. Prenant des mesures du cortex pariétal postérieur, la partie du cerveau qui joue une fonction clé dans la planification de mouvement, les chercheurs a trouvé bien plus d'activité dans les dendrites que dans les somas — approximativement cinq fois autant de transitoires tandis que les rats dormaient, et jusqu'à 10 fois autant de quand ils les exploraient.

Regardant le soma pour comprendre comment les travaux de cerveau a fourni un cadre pour de nombreuses questions médicales et scientifiques — de diagnostiquer et de traiter les maladies à la façon construire des ordinateurs. Mais, Mehta a dit, ce cadre a été basé à condition que le corps cellulaire prenne les décisions, et que le processus est numérique.

« Ce qui nous avons trouvé indique que de telles décisions sont prises dans les dendrites bien plus souvent qu'au corps cellulaire, et que de tels calculs ne sont pas simplement numériques, mais également analogue, » Mehta a dit. « En raison des difficultés technologiques, recherche dans la fonction de cerveau s'est en grande partie concentré sur le corps cellulaire. Mais nous avons découvert les vies secrètes des neurones, particulièrement dans les branches neuronales étendues. Nos résultats sensiblement changer notre compréhension de la façon dont les neurones calculent. »

Le placement a été fourni par l'Université de Californie.

Diagramme complet de cellules de neurone (crédit : LadyofHats/CC)

Résumé de la dynamique du potentiel et des transitoires dendritiques corticaux de membrane en se comportant librement des rats

L'activité neurale in vivo est principalement mesurée en employant les transitoires somatiques extracellulaires, qui fournissent des informations limitées au sujet de calcul neural. Par conséquent, il est nécessaire d'enregistrer des dendrites neuronales, qui produisent des potentiels d'action dendritiques (DAP) et influencent profondément le calcul et la plasticité neuraux. Nous avons mesuré membrane dendritique neocortical la sous et de stimulus supraliminaire potentielle (DMP) des dendrites distales-plus putatives utilisant des tétrodes en se comportant librement des rats au-dessus des jours multiples avec un niveau élevé de résolution temporelle de stabilité et de sous-milliseconde. Les cadences de tir de DAP étaient des taux plus en grande partie que somatiques multiples. Des taux de DAP ont été modulés par les fluctuations subliminales de DMP qui étaient bien plus grandes que l'amplitude de DAP, accusant le codage hybride et analogique-numérique dans les dendrites. DAP et DMP pariétaux ont montré les cartes spatiales égocentriques comparables aux neurones pyramidaux. Ces résultats ont des implications importantes pour le codage et la plasticité neuraux.