Das Gehirn wackelt, wenn das Herz schlägt, und jetzt haben Forscher einen Weg gefunden, verwenden Sie die Bewegung, um eine bessere Untersuchung der Unterschiede zwischen verschiedenen Arten von Neuronen. In einer Studie, erscheinend im März 10 in der Fachzeitschrift Cell Berichtendie Forscher finden, dass durch die Analyse der Veränderungen der Wellenformen, die Sie aufzeichnen von Nervenzellen in einem Herzschlag, Sie können mehr genau zu klassifizieren, die verschiedenen Arten von Neuronen im menschlichen Gehirn. Dieses Werk, sagen Sie, könnte uns helfen, besser zu verstehen, wie die verschiedenen Arten von existierenden Zellen im Gehirn miteinander interagieren, um zu produzieren, Kognition und Verhalten.
„Wir waren auf der Aufnahme Neuronen aus dem Gehirn von menschlichen Patienten, die mit implantierten Elektroden für die neurochirurgische Verfahren, und wir aufgereiht die neuronale Aktivität auf den Herzschlag und sah, dass viele Neuronen verändert Ihre firing pattern jedes mal, wenn das Herz schlägt“, sagt Clayton Mosher, der Cedars-Sinai Medical Center, wer ist der gemeinsame erste Autor der Studie mit Yina Wei, des Allen-Instituts. „Wir waren wie, ‚Okay. Dies ist überraschend,'“
Aber als das team vergrößert mehr, erkannten Sie, dass die Neuronen nicht feuern, in einem anderen Muster; stattdessen wurde das Gehirn wackeln. Für jedes Herz, das Gehirn pulsiert, und die Neuronen, die Verschiebung Ihrer Stelle etwas in den Schädel. Die Wissenschaftler schätzen, dass die Neuronen, die Verschiebung etwa drei Mikrometer, das ist weniger als die Breite eines Haares, während ein Herzschlag. Das Aussehen von einem Unterschied in der neuronalen Feuerung wurde von dieser Bewegung.
„Wir begannen etwas, das vielen Menschen angesehen, als Folge von Gehirn-Bewegung eher als neuronale Aktivität. Sie halten es laut. Sie betrachten es als eine Beschränkung Ihrer experiment“, sagt Costas Anastassiou, der Allen-Institut, wer ist der senior-Autor der Studie zusammen mit Ueli Rutishauser, von Cedars-Sinai Medical Center. „Was wir zeigen konnten war, dass, wenn es in eine intelligente Art und Weise, dieses Natürliche Bewegung des Gehirns kann uns sagen, viel mehr über die Identität der Zellen, die wir gerade aufnehmen, aus. Dies ist, weil die Messung der Aktivität von der gleichen neuron von unterschiedlichen Standorten aus in das Gehirn liefert zusätzliche Informationen über die neuron.“
Konventionell, Wissenschaftler klassifizieren Neuronen basiert auf Ihre Wellenform, die ein charakteristisches Muster der elektrischen Aktivität, die jedes neuron aussendet, jedes mal, wenn es aktiv wird, D. H. wenn es „spikes.“ Die Form jedes neuron der Wellenform Verschieden ist. Durch die Untersuchung der Breite der Wellenform, können die Wissenschaftler zuverlässig kategorisieren Neuronen, die in zwei Typen: solche mit schmaler und solche mit breiter Signalformen.
Nun, das winzige Gehirn Bewegung, verursacht durch den Herzschlag, können die Wissenschaftler Messen die Wellenform genauer. Da der Abstand zwischen einem neuron und Elektrode ändert, wird der gemessene Wellenform Veränderungen als gut. Durch Messung dieser Veränderungen, das team zeigte, dass Sie unterscheiden können zwischen drei verschiedenen Klassen von Neuronen im menschlichen hippocampus: schmale spike (NS), Breite spike eine (BS1) und eine Breite spike zwei (BS2). Und jede Klasse hat verschiedene feuern Eigenschaften: die Forscher fanden heraus, dass BS1 Neuronen koordinieren Ihre Tätigkeit mit den gamma-Wellen, während BS2 Neuronen koordinieren Ihre Aktivitäten mit theta-Wellen.
„Gamma-und theta-Wellen-Muster der Aktivität im Gehirn, die eine hohe Relevanz für Wahrnehmung. Wir wissen zum Beispiel, dass Gedächtnis und lernen werden sehr eng mit der theta-Oszillationen. Wir wissen, dass die Aufmerksamkeit ist eng mit der gamma-Oszillationen,“ sagt Anastassiou.
„Am Ende des Tages, um zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert, müssen wir verstehen, was verschiedene Arten von Zellen befinden sich im Gehirn, und wie diese Zelle Klassen, die miteinander interagieren, zu produzieren, Kognition und Verhalten“, sagt er. „Man muss in der Lage sein, um die Brücke über Skalen zu sagen, wie die mikroskopische Welt gibt Anlass zu dieser Verhaltens-Phänomen geschieht in der makroskopischen Welt. Unsere Arbeit zeigt zum ersten mal, wie das zu erreichen ist so eine Brücke zwischen den Skalen für das menschliche Gehirn.“
Eine der Herausforderungen in den Neurowissenschaften ist, dass es oft einen Unterschied zwischen dem, wie Neuronen Verhalten sich in lebenden Menschen und wie Verhalten Sie sich, wenn untersucht isoliert im Gehirn Scheibe. Durch Aufnahmen vom menschlichen Gehirn Gewebe, die Forscher waren in der Lage zu konstruieren single-cell-Modelle simulieren, dass die biophysikalischen Eigenschaften und die Morphologie von echten Neuronen. Das Modell schließt die in-vivo Gehirn-und ex-vivo-brain-slice Aufnahmen dienen als neuartiges Werkzeug zur Kategorisierung der Neuronen. Die rechnerische Modelle des menschlichen Neuronen, die verwendet werden können, um besser zu verstehen, die Signale, die wir aufzeichnen von live-Menschen mit implantierten Elektroden.