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Il cervello ha capacità più di 100 volte più su di calcolo che precedentemente pensato, dica gli scienziati del UCLA

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I Dendrites hanno trovato per generare quasi 10 punte più elettrochimiche di volte che i corpi cellulari del neurone

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Il cervello ha capacità più di 100 volte più su di calcolo che precedentemente è stato pensato, un gruppo del UCLA ha scoperto.

Che Obsoleting la neuroscienza i manuali, questo che trova suggerisce che i nostri cervelli siano sia elaboratori digitali analogici che e potrebbero condurre ai nuovi approcci per il trattamento dei disturbi neurologici e sviluppare i computer del tipo di cervello, secondo i ricercatori.

Illustrazione del neurone e dei dendrites. I Dendrites ricevono la stimolazione elettrochimica (via le sinapsi, non indicate qui) dai neuroni (non indicati qui) e propagano quella stimolazione al corpo cellulare del neurone (soma). Un neurone invia la stimolazione elettrochimica via un assone per comunicare con altri neuroni via il telodendria (porpora, giusto) alla conclusione dell'assone e delle sinapsi (non indicati qui). (credito: Quasar/CC).

I Dendrites sono stati considerati condotti passivi semplici dei segnali. Ma lavorando con gli animali che stavano muovendo liberamente intorno, il gruppo del UCLA ha indicato che i dendrites sono elettricamente in effetti attivi — generando quasi 10 volte più punte che il soma (corpo cellulare del neurone).

Cambia fondamentalmente la nostra comprensione del calcolo del cervello

L'individuazione, riferita nell'emissione del 9 marzo della scienza del giornale, sfide la credenza di lunga data che chioda nel soma è il modo primario in quale formazione di percezione, dell'apprendimento e di memoria accade.

«I Dendrites compongono più di 90 per cento del tessuto neurale,» ha detto il neurophysicist Mayank Mehta, l'autore senior del UCLA dello studio. «Sapendo sono molto più attivi del soma cambia fondamentalmente la natura della nostra comprensione di come il cervello computa le informazioni.»

«Questa è una partenza importante dalla che neuroscenziati hanno ritenuto per circa 60 anni,» ha detto Mehta, un professore del UCLA di fisica e di astronomia, della neurologia e della neurobiologia.

Poiché i dendrites sono quasi 100 volte più grandi nel volume che i centri di un neurone, Mehta ha detto, il grande numero di punte dentritiche che hanno luogo potrebbe significare che il cervello ha più di 100 volte la capacità di calcolo che precedentemente è stato pensato.

Lo studio con i ratti commoventi ha permesso la scoperta

Gli studi precedenti sono stati limitati ai ratti stazionari, perché gli scienziati hanno trovato che disporre gli elettrodi nei dendrites stessi mentre gli animali stavano muovendo realmente ha ucciso quelle cellule. Ma il gruppo del UCLA ha sviluppato una nuova tecnica che comprende disporre gli elettrodi vicino, piuttosto che dentro, i dendrites.

Facendo uso di quell'approccio, gli scienziati hanno misurato l'attività dei dendrites per i fino a quattro giorni in ratti che sono stati permessi muoversi liberamente all'interno di grande labirinto. Prendendo le misure dalla corteccia parietale posteriore, la parte del cervello che svolge un ruolo chiave nella pianificazione del movimento, i ricercatori ha trovato molto più attività nei dendrites che nei somas — circa cinque volte altrettante punte mentre i ratti stavano dormendo e fino a 10 volte altrettante quando stavano esplorando.

Esaminando il soma per capire come gli impianti di cervello ha fornito una struttura per le numerose domande mediche e scientifiche — dalla diagnostica e dal trattamento delle malattie a come costruire i computer. Ma, Mehta ha detto, quella struttura è stata basata a condizione che il corpo cellulare prendesse le decisioni e che il processo è digitale.

«Che cosa abbiamo trovato indica che tali decisioni sono prese molto più spesso nei dendrites di nel corpo cellulare e che tali calcoli non sono solo digitali, ma anche analogico,» Mehta ha detto. «dovuto le difficoltà tecnologiche, la ricerca nella funzione del cervello in gran parte ha messo a fuoco sul corpo cellulare. Ma abbiamo scoperto le durate segrete dei neuroni, particolarmente negli estesi rami di un neurone. I nostri risultati sostanzialmente cambiare la nostra comprensione di come i neuroni computano.»

Il finanziamento è stato fornito dall'università di California.

Diagramma completo delle cellule del neurone (credito: LadyofHats/CC)

Estratto della dinamica di potenziale di membrana e delle punte dentritici corticali liberamente nel comportamento dei ratti

L'attività neurale in vivo soprattutto è misurata usando le punte somatiche extracellulari, che forniscono le informazioni limitate sul calcolo neurale. Quindi, è necessario da registrare dai dendrites di un neurone, che generano i potenziali d'azione dentritici (DAP) e profondo influenzano il calcolo e la plasticità neurali. Abbiamo misurato il potenziale di membrana dentritico neocortical di suprathreshold e sotto- (DMP) dai dendrites distali-più presunti facendo uso dei tetrodi liberamente nel comportamento dei ratti durante i giorni multipli con un alto livello di risoluzione temporale di sotto-millisecondo e della stabilità. Le portate del riscaldamento di DAP erano i tassi più in gran parte somatici molteplici. I tassi di DAP sono stati modulati dalle fluttuazioni sotto il limite di soglia di DMP che erano ben più grandi dell'ampiezza di DAP, incriminanti la codifica ibrida e analogico digitale nei dendrites. DAP e DMP parietali hanno esibito le mappe spaziali egocentriche comparabili ai neuroni piramidali. Questi risultati hanno implicazioni importanti per codifica e plasticità neurali.