以前に見られなかったタイプの信号が、人間の脳で検出された

科学者たちは、以前に見られなかった人間の脳で発生するユニークな形の細胞メッセージングを発見した。 興味深いことに、発見は、私たちの脳は、私たちが気付いたよりもはるかに強力な計算単位になることがあることを示唆します。

昨年の初め、ドイツとギリシャの研究所の研究者たちは、新しい「評価化された」信号を独自に生成する脳の外部皮質細胞のメカニズムを報告した。このメカニズムは、個々の神経細胞に論理機能を実行する別の方法を提供することができます。

てんかん患者の手術時に削除された組織の部分の電気的活動を測定し、蛍光顕微鏡を使用して構造を分析することにより、神経学者は皮質の個々の細胞が、一般的なナトリウムイオンを「発火」するために使用するのではなく、カルシウムも使用することを発見した。

この正電荷イオンの組み合わせは、カルシウム媒介樹状活動電位（dCaAP）という以前には見られなかった電圧変動を開始しました。

脳、特にヒトの脳は、多くの場合、コンピュータと比較されます。 例えには限界があるが、いくつかのレベルでは、同様の方法で処理を行います。

両方の電圧の力を使用して、さまざまなタスクを実行します。 コンピュータでは、トランジスタという交差点を通じた単純な電子の流れの形です。

ニューロンからの信号は、ナトリウム、塩化物、カリウムのような荷電粒子を交換する開閉チャンネルの波動形です。 この流れイオンのパルスを 活動の可能性。

トランジスタの代わりにニューロンは樹状突起と呼ばれる種類の先端からこれらのメッセージを化学的に管理します。

「樹状突起は、単一ニューロンの計算能力を決定する重要な要素であるため、脳を理解するために重要な役割をします。」Humboldt Universityの神経科学者 Matthew LarkumはWalter Beckwithに 2020年1月に米国科学振興協会（American Association for the Advancement of Science）で

樹状突起は、私たちの神経系の信号です。 活動電位が十分に重要な場合は、他の神経に伝達され、メッセージをブロックしたり、転送することができます。

これは私たちの脳の論理的基礎です。 電圧の波は、2つの形式集合的に提供することができます。 と メッセージ（x と yがトリガされ、メッセージが配信されます。 または または メッセージ（x または yがトリガーされると、メッセージが配信されます）。

間違いなく、人間の中枢神経系の過密して蛇腹の外側の部分よりも複雑なところはありません。 大脳皮質。 より深い2番目と3番目の層は、特に厚く感、事故や運動制御に関連する高レベルの機能を実行するかに満ちています。

研究者は、細胞を体性樹状パッチクランプと呼ばれる装置に接続して、各ニューロンの上下に活性電位を送って信号を記録することは、この層の組織でした。

「私たちが最初に樹状の活動電位を見た「ユーレカ」瞬間がありました。 ” Larkumは言った。

てんかん患者に特異な発見がないことを確認するために、脳腫瘍から採取したいくつかのサンプルからの結果を再確認しました。

チームが同様の実験を行う中 ラットにヒト細胞を介して賑やか信号の種類は非常に異なっていました。

さらに重要なことは、彼らの細胞にテトロドトキシンというナトリウムチャンネル遮断薬を投与したとき、まだ信号を発見したということです。 カルシウムを遮断しなければならすべてが静かになりました。

カルシウムが媒介する活動の可能性を追求することは十分に興味深いものです。 しかし、この敏感で、新しい種類の信号が皮質で動作する方法をモデル化した結果、驚くべき事実が明らかになった。

論理のほか、 と と またはタイプの機能を、これらの個々のニューロンは、 「ユニーク」 または （XOR）交差点、他の信号が特定の方法で評価が付く場合のみ信号を許可します。

“伝統的に XOR 運営には、ネットワークソリューションが必要だと思いました。 ” 研究者は、書いた。

dCaAPが全体ニューロンと生きているシステムでどのように動作することを確認するには、より多くの作業を行う必要があります。 それは人間のか、同様のメカニズムが動物界の他の場所から進化したのかは言うまでもありません。

技術はまた、より優れたハードウェアを開発する方法についてのインスピレーションを得るために、私たち自身の神経系を探しています。 私たち自身の個々のセルが袖にいくつかのトリックをより持っていることを知ることトランジスタをネットワークに接続するための新しい方法につながる可能性があります。

この新しいロジックツールを一つの神経細胞に圧着して、より高い機能に変換する方法は、将来の研究者が答えなければならない質問です。

この研究では、 科学。

この記事のバージョンは、元の2020年1月に公開されました。