Termostato neurale del cervello

Maggio 8, 2016 Admin Salute 0 2
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Come imparare e sviluppare, i nostri neuroni cambiano. Fanno nuovi percorsi e connessioni come il nostro cervello elabora le nuove informazioni. Per fare questo, i singoli neuroni utilizzano un indicatore interno per mantenere un equilibrio delicato che mantiene il nostro cervello di diventare troppo eccitabile.

Gli scienziati hanno a lungo teorizzato un sistema interno più grande monitora questi singoli indicatori, come un termostato neurale, che regola i tassi medi di cottura attraverso l'intero cervello. Senza questo termostato, ragionavano, i nostri neuroni flessibili avrebbero sparato fuori controllo, facendo cattive connessioni o del tutto assenti. Il risultato di un termostato neurale guasto potrebbe essere un attacco epilettico, catatonia o autismo.

Questo controllo del termostato-come neurone cottura non è mai stata osservata in un live, animale complesso - fino ad ora.




Scienziati Brandeis University osservato in vivo che i neuroni corticali, cellule che controllano le funzioni superiori come la vista, il linguaggio e il ragionamento spaziale, hanno un tasso di cottura media set e tornare a questo set point anche durante i periodi prolungati di deprivazione sensoriale. Inoltre, il tasso medio di tiro è così ben regolata da questo termostato neurale che i tassi non cambiano tra i periodi di sonno e veglia.

Lo studio, condotto dal professor Gina Turrigiano in collaborazione con i laboratori di Don Katz e Stephen Van Hooser, era la storia di copertina del 16 ottobre della rivista Neuron.

C'è un tempo in sviluppo precoce tra le specie di mammiferi quando il cervello fa più del suo cablaggio, largamente influenzata dall'ambiente in cui l'animale viene sollevato. Questo studio ha dimostrato che in questo periodo, i neuroni sono costantemente "self-tuning" per regolare le variazioni di input ambientali, dice borsista postdottorato Keith Hengen, primo autore della carta.

"Se qualcosa è disturbato durante questo periodo critico dello sviluppo della prima infanzia, i neuroni funzionanti può auto-regolare e tornare alla loro frequenza di scarica medio set-point", dice Hengen.

In questo studio, il team di Turrigiano studiato ratti giovani che hanno perso temporaneamente la visione in un occhio. Nelle prime 48 ore, le tariffe di cottura neuronali sceso in modo significativo per la mancanza di stimoli esterni. Ma entro le prossime 48 ore, quei neuroni rimbalzato di nuovo al loro tasso di set-point - come una casa fredda riscaldamento up.

Ben presto, i tassi di cottura neurali corticali sono stati gli stessi in entrambi gli emisferi, uno con dati visivi e una senza. La squadra di Turrigiano studiato gli animali veglia e di sonno - e ha scoperto che, anche se il modello di cottura neurale cambiato, il tasso di cottura rimasto esattamente lo stesso.

Questo meccanismo omeostatico mantiene i neuroni in equilibrio anche quando cambiano in risposta all'apprendimento, allo sviluppo e fattori ambientali.

"La regola omeostatico può controllare l'attività media di periodi di sonno e di veglia", ha detto Hengen. "Le altre regole nel cervello devono svolgere nel contesto di questo sistema strettamente regolamentato di locked-in tassi medi di cottura."

Un neurale set point di tiro-rate dimostrato apre un approccio completamente nuovo per pensare disturbi neurologici come l'epilessia, in cui il cervello è troppo eccitato, e l'autismo, in cui il cervello non è abbastanza eccitato.

"Se siamo in grado di capire come sono costruiti questi set point, potremmo essere in grado di regolare la loro e portare il cervello delle persone che soffrono di tali disturbi in equilibrio", dice Turrigiano.

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