과학자들은 이전에는 볼 수 없었던 인간의 뇌에서 발생하는 독특한 형태의 세포 메시징을 발견했습니다. 흥미롭게도이 발견은 우리의 두뇌가 우리가 깨달은 것보다 더 강력한 계산 단위가 될 수 있음을 암시합니다.
작년 초 독일과 그리스 연구소의 연구자들은 뇌의 외부 피질 세포에서 자체적으로 새로운 ‘그라데이션’신호를 생성하는 메커니즘을보고했습니다. 그렇지 않으면 개별 뉴런이 논리적 기능을 수행하도록 장비 할 수 있습니다.
뇌전 증 환자의 수술 중 제거 된 조직 부분의 전기적 활동을 측정하고 형광 현미경을 사용하여 구조를 분석함으로써 신경 학자들은 대뇌 피질의 개별 세포가 일반적인 나트륨 이온을 사용하여 “발사”할뿐만 아니라 칼슘도 사용한다는 사실을 발견했습니다.
이 양전하 이온의 조합은 칼슘 매개 수지상 활동 전위 (dCaAP)라고하는 이전에는 볼 수 없었던 전압 파동을 방출했습니다.
뇌, 특히 인간의 뇌는 종종 컴퓨터와 비교됩니다. 이 비유에는 한계가 있지만 어떤 수준에서는 비슷한 방식으로 작업을 수행합니다.
둘 다 전위의 힘을 사용하여 다른 작업을 수행합니다. 컴퓨터에서 이것은 트랜지스터라고하는 접합부를 통과하는 매우 단순한 전자 흐름의 형태입니다.
뉴런에서 신호는 나트륨, 염화물 및 칼륨과 같은 하전 입자를 교환하는 개폐 채널의 파동의 형태입니다. 이 흐르는 이온의 펄스를 작업 잠재력.
트랜지스터 대신 뉴런은 수상 돌기라고하는 가지 끝에 화학적으로 이러한 메시지를 전달합니다.
수상 돌기는 단일 뉴런의 계산 능력을 결정하는 핵심이기 때문에 뇌를 이해하는 데 필수적입니다. Matthew Larcom은 Walter Beckwith에게 2020 년 1 월 미국 과학 진흥 협회 (American Association for the Advancement of Science)에서
수상 돌기는 우리 신경계의 교통 신호입니다. 활동 전위가 충분히 크면 다른 신경으로 전달되어 메시지를 차단하거나 전달할 수 있습니다.
이것이 우리 뇌의 이론적 근거입니다. 전압 리플은 두 가지 형태로 집합 적으로 전달 될 수 있습니다. 그리고 메시지 (x 그리고 y가 켜져 있으면 메시지가 전달됩니다. 또는 또는 메시지 (x 또는 y가 트리거되면 메시지가 전달됩니다).
인간의 중추 신경계의 촘촘하고 주름진 바깥 부분보다 더 복잡하게 말할 수있는 곳은 없습니다. 대뇌 피질. 두 번째 및 세 번째 깊은 층은 특히 두껍고 감각, 사고 및 운동 제어와 관련된 높은 수준의 기능을 수행하는 가지로 가득 차 있습니다.
연구진은 이러한 층의 조직을 면밀히 조사하여 체세포 신경 패치 시냅스라는 장치에 세포를 부착하여 각 뉴런의 위아래로 에너지 전위를 보내 신호를 기록했습니다.
“우리가 수지상 작용의 잠재력을 처음 보았을 때 ‘유레카’순간이있었습니다.” Larcom이 말했다.
연구 결과가 간질 환자에게 독특하지 않은지 확인하기 위해 뇌종양에서 채취 한 몇 가지 샘플에서 결과를 검토했습니다.
팀이 유사한 실험을 수행하는 동안 쥐에, 그들이 인간 세포를 통해 이동하는 것을 관찰 한 신호의 유형은 매우 달랐습니다.
중요한 것은 그들이 세포에 테트로도톡신이라는 나트륨 채널 차단제를 투여했을 때 여전히 신호를 발견했다는 것입니다. 칼슘을 차단하는 것만으로 모두가 진정되었습니다.
칼슘이 매개하는 활동 전위를 찾는 것은 충분히 흥미 롭습니다. 그러나이 민감한 새로운 유형의 신호가 피질에서 작동하는 방식을 모델링 한 결과 놀라운 사실이 드러났습니다.
논리 외에 그리고 그리고 또는기능 유형에 따라 이러한 개별 뉴런은 ‘독특한’ 또는 (XOR) 교차로, 다른 신호가 특정 방식으로 분류 될 때만 신호를 허용합니다.
“전통적으로 XOR 이 프로세스에는 네트워크 솔루션이 필요합니다. ” 연구원들은 كتب를 썼습니다.
dCaAP가 전체 뉴런과 살아있는 시스템에서 어떻게 작동하는지 알아 보려면 더 많은 작업을 수행해야합니다. 그것이 인간 이었는지, 또는 유사한 메커니즘이 동물계의 다른 곳에서 진화했는지는 말할 것도 없습니다.
기술은 또한 더 나은 장치를 개발하는 방법에 대한 영감을 얻기 위해 신경계를 찾습니다. 우리의 개별 셀에 몇 가지 다른 트릭이 있다는 것을 알면 트랜지스터를 네트워크에 연결하는 새로운 방법으로 이어질 수 있습니다.
이 새로운 논리 도구가 단일 뉴런에서 더 높은 기능으로 어떻게 변환되는지는 미래의 연구자들이 대답해야 할 질문입니다.
이 연구는 과학.
이 기사의 버전은 원래 2020 년 1 월에 게시되었습니다.
“요은 베이컨과 알코올에 대한 전문 지식을 가진 닌자입니다. 그의 탐험적인 성격은 다양한 경험을 통해 대중 문화에 대한 깊은 애정과 지식을 얻게 해주었습니다. 그는 자랑스러운 탐험가로서, 새로운 문화와 경험을 적극적으로 탐구하며, 대중 문화에 대한 그의 열정은 그의 작품 속에서도 느낄 수 있습니다.”
