Новое исследование раскрывает удивительную способность нейронов в гиппокампе реагировать на медленные и быстрые мозговые волны одновременно, что позволяет им кодировать сложную информацию. Это открытие может иметь важное значение для понимания неврологических состояний, таких как болезнь Альцгеймера, эпилепсия и шизофрения.
Методы исследования
Учёные из Флоридского Атлантического университета (Florida Atlantic University), медицинского центра Erasmus в Роттердаме и Амстердамского университета (University of Amsterdam) использовали расширенное вычислительное моделирование и передовую визуализацию напряжения реальной активности мозга. Они сосредоточились на пирамидных нейронах CA1, которые играют критическую роль в формировании памяти и пространственной навигации.
Результаты исследования
Исследование показало, что нейроны могут переключаться между стрельбой одиночных шипов и быстрыми всплесками в зависимости от внутренних свойств и постоянной электрической активности мозга. Это явление, называемое «чередованным резонансом», позволяет нейронам реагировать на тета (медленные) и гамма (быстрые) входные волны одновременно, но по-разному.
Нейроны используют всплески для резонирования с тета-волнами и отдельные шипы для резонирования с гамма-волнами. Это форма двойного кодирования, где один нейрон может вести себя как многополосное радио, настраиваясь на разные частоты и соответствующим образом изменяя своё поведение.
Заключение
Открытие подчёркивает сложность и адаптивность мозга, а также может иметь широкие последствия для понимания неврологических состояний, где нарушаются ритмы мозга. Понимание того, как нейроны естественным образом приспосабливаются к различным ритмам мозга, может помочь в разработке методов лечения, направленных на восстановление здоровой нейронной функции.
Родриго Пена (Rodrigo Pena), научный сотрудник и старший автор исследования, отметил: «Если нейроны ошибаются или неспособны переключаться между отдельными шипами и всплесками надлежащим образом, это может повлиять на то, как образуются воспоминания или как направлено внимание».
Это открытие не только продвигает наше понимание того, как работает мозг, но и может однажды помочь направить методы лечения для восстановления здоровой нейронной функции.
Original Research: Open access.
“Interleaved single and bursting spiking resonance in neurons” by Rodrigo Pena et al. PLOS Computational Biology
