Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Nadpobudliwi - łączą i przeszkadzają
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Psychologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Modyfikując genetycznie niepobudliwe w zwykłych okolicznościach komórki, naukowcy z Duke University przekształcili je w komórki zdolne do generowania i przekazywania sygnałów elektrycznych. Rozwiązania tego typu znajdą zapewne zastosowanie w leczeniu chorób układu nerwowego i serca (Nature Communications).
Wprowadzając tylko 3 kanały jonowe [a właściwie ich geny], byliśmy w stanie zapewnić nieaktywnym zwykle elektrycznie komórkom zdolność bycia wzbudzanymi przez zmianę potencjału elektrycznego w środowisku – wyjaśnia Rob Kirkton. Przeprowadziliśmy też potwierdzające słuszność koncepcji eksperymenty, w ramach których te zmodyfikowane komórki potrafiły zapełnić duże elektryczne luki pomiędzy komórkami serca szczurów.
Prof. Nenad Bursac, który nadzorował prace Kirktona, podkreśla, że uzyskane pobudliwe elektrycznie komórki mogą być ważne w leczeniu zawałów serca, w których uszkodzone części mięśnia sercowego stają się elektrycznie niekompatybilne i nie są w stanie kurczyć się synchronicznie z sąsiadującymi z nimi zdrowymi komórkami.
Akademicy z Duke University dywagowali, że zaledwie kilka podstawowych kanałów wystarczy, by wyzwolić pobudliwość elektryczną komórek. Wytypowano 3 konkretne kanały, w tym potasowy, sodowy i połączenia jonowo-metaboliczne. Wszystkie one odgrywają krytyczną rolę w generowaniu i rozprzestrzenianiu aktywności elektrycznej w ssaczym sercu – podkreśla Kirkton.
Po zademonstrowaniu, że po modyfikacjach genetycznych komórki ludzkich nerek stają się pobudliwe elektrycznie, zaczęto sprawdzać, czy potrafią przekazać potencjał czynnościowy między dwiema komórkami serca w hodowlach dwu- i trójwymiarowych.
Naukowcy stworzyli ścieżkę w kształcie litery "S" z klastrami zdrowych, żywych komórek szczurzego serca na każdym końcu. Przestrzeń między nimi wypełniano albo niepobudliwymi elektrycznie komórkami (scenariusz kontrolny), albo komórkami zmodyfikowanymi genetycznie. Gdy na jeden z klastrów komórek serca zadziałał bodziec, sygnał szybko się przemieszczał, napotykając wreszcie na niepobudliwe komórki. Gdy jednak zastosowano komórki zmodyfikowane genetycznie, szybko powstawał impuls elektryczny, który przemieszczał się przez esowaty odcinek o długości 3 cm. Ostatecznie docierał do klastra komórek serca na drugim krańcu szlaku. Jeśli dla odmiany bodziec przykładano do zmodyfikowanych komórek na środku szlaku, impuls podróżował w kierunku obu końców z komórkami serca i następowało ich wzbudzenie.
Kirkton zaznacza, że nowo uzyskane komórki łatwo hodować w laboratorium, wszystkie są identyczne genetycznie i funkcjonalnie, można je też dalej modyfikować, aby zmienić ich zachowanie elektryczne lub budowę. Komórki te można wykorzystać jako laboratoryjną platformę do badania roli specyficznych kanałów jonowych w bioelektryczności na poziomie tkankowym oraz skuteczności nowych leków lub terapii […].
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Badacze z Uniwersytetu w Edynburgu odkryli białko, które odpowiada za podtrzymywanie dobrego stanu zdrowia oraz funkcji odcinka aksonu odpowiadającego za bezproblemowe wysyłanie sygnałów elektrycznych.
Zespół podkreśla, że dzięki "wytropieniu" białka Nfasc186 będzie można lepiej zrozumieć wiele chorób neurodegeneracyjnych, w tym stwardnienie rozsiane lub demencję, a także padaczkę czy udar. W każdym z tych przypadków przesyłanie impulsów elektrycznych w obrębie układu nerwowego ulega zaburzeniu, a niezdolność prawidłowego kontrolowania ruchów może prowadzić do degeneracji mięśni.
Choć aksony osiągają niekiedy imponującą długość 1 metra, za jego najważniejszą część uznaje się nieprzewyższający rozmiarami średnicy ludzkiego włosa segment początkowy aksonu, zwany też segmentem inicjującym (ang. axon initial segment, AIS). Znajduje się on tuż za wzgórkiem aksonu, w którym generowany jest potencjał czynnościowy. Szkoccy akademicy ustalili, że AIS oraz zgromadzone w jego obrębie białko odpowiadają za to, że impuls ma odpowiednie właściwości do przekazania żądanej wiadomości.
W każdym momencie dziesiątki tysięcy impulsów elektrycznych przekazują informacje między neuronami naszych mózgów. Zidentyfikowanie białek, które są krytyczne dla zainicjowania potencjałów czynnościowych, może pomóc ujawnić zawiłości funkcjonowania mózgu oraz ścieżki jego ewolucji – uważa dr Matthew Nolan.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Dotąd sądzono, że dendryty przewodzą sygnał do ciała komórki (stanowią wejście), a aksony wyprowadzają sygnał na zewnątrz (są wyjściem). Okazuje się, że to nie do końca prawda, bo aksony mogą też działać w przeciwną stronę i przewodzić sygnał do ciała neuronu.
Poza tym naukowcy z Northwestern University wykazali, że aksony, inaczej neuryty, mogą się ze sobą porozumiewać. Przed przesłaniem sygnału w odwrotną stronę przeprowadzają własne wyliczenia – bez udziału ciała komórki czy dendrytów. To przeciwieństwo typowej komunikacji neuronalnej, gdzie akson jednego neuronu komunikuje się z dendrytem lub ciałem drugiej komórki, lecz nie z innym aksonem. Wyliczenia w aksonach zachodzą tysiące razy wolniej niż w dendrytach, co daje neuronom szansę na przetworzenie istotnych danych w dendrytach, a mniej palących kwestii w aksonach.
Odkryliśmy wiele zjawisk fundamentalnych dla sposobu działania neuronów, które są sprzeczne z informacjami zamieszczonymi w podręcznikach biologii/neurologii. Sygnał może się przemieszczać z końca aksonu do ciała neuronu, podczas gdy typowo ruch odbywa się w przeciwnym kierunku. Widząc to, byliśmy zdumieni – opowiada prof. Nelson Spruston.
Zespół Sprustona jako pierwszy odkrył, że pojedyncze neurony mogą wysyłać sygnały nawet przy braku elektrycznej stymulacji w obrębie ciała komórki czy dendrytów. Podobnie jak nasza pamięć krótkotrwała, komórki nerwowe czasami gromadzą i integrują bodźce przez dłuższy czas (od dziesiątych sekundy po parę minut). Po przekroczeniu pewnego progu, nawet pod nieobecność bodźca, wysyłają długie serie sygnałów – potencjałów czynnościowych. Naukowcy nazwali to zjawisko przetrwałymi wyładowaniami (ang. persistent firing). Wydaje się, że wszystko to ma miejsce właśnie w aksonie.
Amerykanie stymulowali neuron przez 1-2 minuty. Kolejne bodźce aplikowano co 10 sekund. Neuron wyładowywał się w tym czasie, ale po zakończeniu stymulacji potencjały czynnościowe były nadal generowane przez minutę.
To bardzo niezwykłe myśleć, że neuron może się wyładowywać stale pod nieobecność bodźca. To coś całkiem nowego, że komórka nerwowa integruje informacje przez długi czas, dłuższy od typowej, liczonej od milisekund po sekundę, prędkości operacyjnej neuronu.
Opisany właśnie mechanizm działania neuronów może odgrywać ważną rolę zarówno w procesach prawidłowych, w tym pamięciowych, jak i chorobowych. Niewykluczone, że przetrwałe wyładowania neuronów hamujących przeciwdziałają stanom nadmiernego pobudzenia w mózgu, np. występującym podczas napadów padaczkowych.
Jako pierwszy przetrwałe wyładowania zaobserwował student Mark Sheffield. Inni naukowcy zapewne także zwracali na nie uwagę, ale uznawali je za błąd w zapisie sygnałów. Gdy Sheffield stwierdził obecność potencjałów czynnościowych, poczekał, aż wszystko się uspokoi. Potem znów stymulował komórki nerwowe przez pewien okres, przestawał i obserwował pojawiające się dalej wyładowania.
Spruston i Sheffield odkryli, że procesy pamięci komórkowej zachodzą w aksonach, a potencjał iglicowy jest generowany znacznie dalej niż można by się spodziewać (zamiast w pobliżu ciała neuronu powstaje bliżej końca aksonu). Po eksperymentach na pojedynczych neuronach, pobranych z hipokampów i kory nowej myszy, akademicy zaczęli pracować na grupach komórek nerwowych. Wtedy też zauważyli, że aksony komunikują się ze sobą. Stymulowano jeden neuron, a przetrwałe wyładowania występowały w innej niestymulowanej komórce. W komunikacji tej nie pośredniczyły ani dendryty, ani ciała komórek.
W przyszłości trzeba będzie rozstrzygnąć, na jakiej zasadzie porozumiewają się aksony i czy jest to rzadkość, czy rozpowszechnione zjawisko.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Ludzki mózg oszczędza energię, przewidując, co zobaczy w przyszłości. Kora wzrokowa nie reaguje więc po prostu na bodźce wzrokowe, zwłaszcza na dobrze znane, ale "myśli" o tym, co w danym kontekście pojawi się za chwilę.
Naukowcy z Uniwersytetu w Glasgow i Instytutu Badań nad Mózgiem Maxa Plancka wyjaśniają, że takie postępowanie prowadzi do mniejszego zużycia energii podczas przetwarzania obrazu. Jeśli jednak w znanym otoczeniu pojawia się coś nieoczekiwanego, kora wzrokowa momentalnie się uaktywnia, by wykorzystać dodatkowe informacje.
Odkrycia niemiecko-brytyjskiego zespołu doktora Larsa Muckliego bazują na nowej koncepcji Karla Fristona z Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego – teorii kodowania predyktywnego, zwanej także zasadą wolnej energii. Jej twórca uważa, że mózg przewiduje, jakie dane do niego dotrą, a nie biernie przetwarza bodźce.
Testując nową koncepcję, naukowcy z Glasgow zebrali grupę 12 ochotników. W czasie, gdy wykonywano im funkcjonalny rezonans magnetyczny, wpatrywali się w nieruchomy punkt na ekranie komputera. Nad nim i pod nim migały na zmianę dwie kropki, co stwarzało iluzję ruchu. W scenariuszu przewidywalnego bodźca wyświetlano trzecią kropkę, która znajdowała się pomiędzy dwiema pozostałymi. Czas jej prezentacji dostosowywano do timingu reszty, przez co uzyskiwano wrażenie płynnego ruchu. W scenariuszu nieprzewidywalnym pojawienie się trzeciej kropki nie było zschynchronizowane z demonstracją pozostałych.
Monitorowanie pierwszorzędowej kory wzrokowej (V1) ujawniło, że w porównaniu do nieprzewidywalnych bodźców, przy znanym scenariuszu była ona mniej aktywna. Mózg spodziewa się zobaczenia czegoś i tak naprawdę ciągle tylko potwierdza sobie jedną i tę samą rzecz – to trochę jak zapamiętywanie przyszłości. Może dlatego czasem nie zauważamy zmian w znanym otoczeniu, bo mózg widzi raczej to, czego się spodziewał, a nie to, co się tu rzeczywiście znalazło.
W przyszłości naukowcy zamierzają przetestować teorię predyktywnego kodowania w bardziej naturalnym otoczeniu, a także skupić się na zmysłach innych niż wzrok.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Podczas badań na rezusach (Macaca mulatta) okazało się, że rejon odpowiadający za odbiór dźwięków może bezpośrednio wpływać na pracę obszarów związanych z percepcją wzrokową. W procesie nie uczestniczą żadne struktury integrujące.
Zespół P. Barone'a z Centrum Badań nad Mózgiem i Poznaniem w Tuluzie utrwalał reakcje neuronów za pomocą mikroelektrod umieszczonych w pierwszorzędowej korze wzrokowej. Zadanie małp polegało na skierowaniu spojrzenia na bodziec. Naukowcy wyliczali czas upływający od momentu jego prezentacji do uaktywnienia się neuronów (fachowo nazywa się go czasem latencji).
W pierwotnej wersji eksperymentu prezentowano tylko bodziec wzrokowy. Potem z tego samego punktu dochodził też dźwięk. Gdy bodziec wzrokowy był silny, dołączenie dźwięku nie zmieniało czasu reakcji. Jeśli jednak był on słaby, skojarzenie wzroku ze słuchem skracało czas latencji o 5 do 10 procent.
Nasze odkrycia sugerują, że pojedyncze neurony z pierwszorzędowej kory wzrokowej mogą integrować informacje z innej modalności sensorycznej. Bodziec słuchowy jest przetwarzany szybciej od wzrokowego. Rezusy nauczyły się kojarzyć dźwięk z widokiem, dlatego kora wzrokowa jest przygotowana do odbioru słabszego sygnału.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.