Hjernen er det mest komplekse organ i den menneskelige krop. Dens struktur og drift rejser et stort antal spørgsmål, svarene som videnskabsmænd har indsamlet lidt efter lidt i årevis. For eksempel ved vi, at hjernestrukturen, der spiller en nøglerolle i læring (hjernen), gør et fremragende stykke arbejde, men den mekanisme, hvorved denne proces opstår, er ikke fuldt ud forstået. Desuden fortsætter forskere med at gøre fantastiske opdagelser og finder endda hidtil ukendte neuroner i hjernen. Således opdagede et hold fra den portugisiske Champalimaud Foundation såkaldte “zombie-neuroner”, der angiveligt hjælper hjernen med at lære. Og nej, «zombie-neuroner» – det er ikke monstre eller farlige celler, men funktionelt levende celler, der af en eller anden grund holder op med at interagere normalt med andre celler. Samtidig hjælper de cerebellum med at klare sit arbejde.
Der er opdaget såkaldte «zombie-neuroner» Hvad er det? Billede: /i.natgeofe.com
Indhold
- 1 «Zombie-neuroner» og frugtfluer
- 2 cerebellum-, lærings- og purkinjeceller
- 3 «Zombie-neuroner» hjælper dig ikke med at lære
- 4 Brain Science
«Zombie Neurons» og frugtfluer
I 2020 studerede forskere fra University of Lausanne (UNIL) og Max Planck Institute for Chemical Ecology hjernerne på frugtfluer (Drosophila melanogaster) i et forsøg på at forhindre neuronal død under hjernevækst. En undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Science Advances fastslår, at når celledød stoppes, udvikles der nye neurale forbindelser i hjernen, hvis funktioner og egenskaber ikke er identiske med funktionerne og egenskaberne af eksisterende neuroner.
Dette betyder, at forebyggelse af neuronernes død under hjernevækst hos frugtfluer er forårsaget af såkaldte «zombieceller» fungerende neuroner. Når neuroner, der normalt dør, er beskyttet mod apoptose(cellulært selvmord), bliver de til såkaldte zombie-neuroner.
Frugtfluens lugteorgan. Venstre — en flue, hvis neuroner er fremhævet med lilla. Til højre er en flue, hvis neuroner, dømt til døden, blev bevaret af forskere og forvandlet til nye zombie-neuroner (lysegrønne). Billede: crick.ac.uk
Efterhånden som hjernen udvikler sig, ødelægger et stort antal neuroner sig selv som en del af en vigtig reguleringsmekanisme, der fjerner overskydende celler. I visse områder af den menneskelige hjerne påvirker apoptose omkring 50 % af neuroner, bemærker forfatterne til det videnskabelige arbejde.
I løbet af arbejdet undertrykte forskere genetisk den sidste fase af apoptose i neuronerne i det lugtesystem af fluer og fandt ud af, at de reddede “zombieceller”, som ellers ville være blevet ødelagt, blev tilfungerende olfaktoriske neuroner< /strong> i stand til at genkende lugte. Ifølge en af medforfatterne til undersøgelsen, Lucia Prieto-Godino, er apoptose således en af de faktorer, der er ansvarlige forHvordan myg og frugtfluer tilpasser sig forskellige miljøer over tid.
«Fra et evolutionært perspektiv tyder vores resultater på, at ændringer i celledødsmønstre i nervesystemet kan tillade en art at tilpasse sig til nye miljøforhold,fremme udviklingen af nye populationer af neuronermed nye strukturelle og funktionelle egenskaber,” siger Richard Benton, en af forfatterne til det videnskabelige arbejde.
Du kan være interesseret: Forskere har lavet et detaljeret 3D-kort over frugtfluehjernen
Lillehjernen, lærings- og Purkinje-celler
Nu er forskere, der studerer læreprocessen hos mus, ved et uheld stødt på zombier -neuroner» og fandt ud af præcis hvilken rolle de spiller i denne proces. En artikel for nylig offentliggjort i tidsskriftet Nature Neuroscience siger, at det hele handler om lillehjernen, og hvordan den absorberer information fra miljøet.
Bemærk, at neurovidenskabsmænd har diskuteret i mere end et halvt århundrede om, hvordan præcis lillehjernen – en nøgledel af hjernen, der er involveret i motorisk kontrol og læring – faktisk lærer. Den førende teori foreslog, at læringssignaler transmitteres langs stigende fibre til cerebellar cortex, hvilket forårsager langsigtede ændringer i Purkinje-celler, de vigtigste outputceller i cerebellum.
Purkinje-celler er pyriforme neuroner i cerebellar cortex, en af de største i hjernen.
Billede: cdn2.psychologytoday.com
Der er dog ingen endegyldige beviser for « ;klatrefiberhypotese» var ikke, selvom nogle undersøgelser har antydet, at ændringer i Purkinje-celleoutput alene, uden involvering af klatrefibre, kan fremme læring.
Læs endnu flere interessante artikler på vores Yandex.Zen-kanal – artikler, der ikke er på webstedet, offentliggøres regelmæssigt der!
Det er slående, at resultaterne af en ny undersøgelse giver overbevisende beviser for, at klatrefibre faktisk giver de nødvendige læringssignaler til cerebellar læring. Ved at bruge optogenetik, hvor celler manipuleres ved hjælp af lys, og læringsopgaver udført af mus, var forskerne i stand til at demonstrere klatrefibres nøglerolle i denne proces.
Desuden er aktiviteten med at klatre i fibre simpelthen nødvendig og endda tilstrækkelig til en form for associativ læring. Men hvad har «zombie neuroner» med det at gøre?
«Zombie neuroner» hjælp ikke med at lære
Det er her det sjove begynder – i et forsøg på at forstå præcis, hvordan lillehjernen lærer, var forskerne opmærksomme på de “zombieceller”, der dukkede op efter introduktionen af det lysfølsomme protein rhodopsin-2 (ChR2) til mus som en del af optogenetisk manipulation, som viste sig at zombificere cellerne, der stiger op i fibrene.
For at sige det noget mere enkelt, under påvirkning af ChR2 «zombie neuroner» var stadig aktive, men de beskeder, de formidler til normale celler, blev ikke transmitteret yderligere. I det væsentlige var disse elektriske impulser på en eller anden måde afbrudt fra andre neurale forbindelser, hvilketfratog musene evnen til at lære.
Resultaterne af en ny undersøgelse viser, at selv mindre forstyrrelser i klatrefibersignalering kan forringe cerebellar-afhængig læring betydeligt. Billede: i.guim.co.uk
Det viste sig, at introduktionen af ChR2 i de stigende fibre ændrede deres naturlige egenskaber, hvilket forhindrede dem i at reagere korrekt på standard sensoriske stimuli, såsom et pust af luft. Dette blokerede til gengæld fuldstændig dyrenes evne til at lære, siger neuroforsker Megan Carey fra Champalimaud Center for the Unknown.
Resultaterne af det videnskabelige arbejde giver os en meget mere præcis forståelse af, hvordan læring foregår i lillehjernen hos mus. Og i betragtning af lighederne mellem muse- og menneskehjerner er det rimeligt at antage, at de samme processer er involveret.
Gå ikke glip af: De uventede fordele ved aldrende zombieceller i salamandere
Hjerne Videnskab < /h2>
Lad os bemærke, at videnskaben om hjernen og alt om hvordan og hvad den lærer er af stor interesse ikke kun blandt videnskabsmænd, men også blandt almindelige dødelige. Den nye viden er især spændende, fordi vi allerede ved, at hjernen tilpasser sig forandringer og forandringer over tid. Og jo mere vi ved om hjernen, jo bedre kan vi beskytte den og holde den sund. Nå, forfatterne af det videnskabelige arbejde har til hensigt at forstå, hvorfor udtrykket af ChR2 fører til «zombie» neuroner, og afgøre, om resultaterne generaliserer til andre former for cerebellar læring.
Zombieceller hjælper ikke mus med at lære. Billede: d.newsweek.com
Så et vigtigt næste skridt vil være at studere mere detaljeret, hvordan klatrefiberaktivitetsmønstre koder de læringssignaler, der driver hele rækken af cerebellar-afhængig adfærd, fra motorisk koordination til kognitive funktioner og informationsbehandling.
Du kan være interesseret i: Hvad bestemmer hjernens sundhed, og hvordan man vedligeholder det?
Takket være mere præcise værktøjer, der nu er tilgængelige til at overvåge. og manipulere specifikke elementer i lillehjernen, er dette område klar til hurtige fremskridt, hvilket selvfølgelig er gode nyheder!