Un semnal nemaiîntâlnit până acum a fost detectat în creierul uman

Oamenii de știință au identificat recent o formă unică de mesagerie celulară care are loc în creierul uman și care nu a mai fost observată până acum.

În mod interesant, descoperirea sugerează că, de fapt, creierul nostru ar putea fi o unitate de calcul chiar mai puternică decât am crezut.

• Marte are o influență surprinzătoare asupra climei Pământului
• Atmosfera Pământului ar putea ajuta la susținerea vieții pe Lună

În 2020, cercetătorii de la institute din Germania și Grecia au raportat un mecanism în celulele corticale exterioare ale creierului care produce singur un nou semnal „gradat”, unul care ar putea oferi neuronilor individuali o altă modalitate de a-și îndeplini funcțiile logice.

Un semnal nemaiîntâlnit în creierul uman

Măsurând activitatea electrică în secțiuni de țesut prelevate în timpul unei intervenții chirurgicale asupra pacienților epileptici și analizând structura acestora cu ajutorul microscopiei fluorescente, neurologii au descoperit că celulele individuale din cortex nu folosesc doar ionii de sodiu obișnuiți pentru a forma noi conexiuni, ci și calciu.

Această combinație de ioni încărcați pozitiv a declanșat valuri de tensiune care nu au mai fost observate până acum, denumite potențiale de acțiune dendritice mediate de calciu, sau dCaAPs, scrie ScienceAlert.

O formă unică de mesagerie celulară

Creierii – în special cei de tip uman – sunt adesea comparați cu computerele. Analogia are limitele sale, dar, la anumite niveluri, creierii și computerele îndeplinesc sarcini în moduri similare.

În cazul neuronilor, semnalul se prezintă sub forma unui val de deschidere și închidere a canalelor care schimbă particule încărcate, cum ar fi sodiul, clorura și potasiul. Acest impuls de ioni care circulă se numește potențial de acțiune.

În loc de tranzistori, neuronii gestionează aceste mesaje din punct de vedere chimic la capătul unor ramificații numite dendrite.

Aceasta este baza logică a creierului nostru – unde de tensiune care pot fi comunicate colectiv sub două forme: fie un mesaj AND (dacă x și y sunt declanșate, mesajul este transmis mai departe); fie un mesaj OR (dacă x sau y sunt declanșate, mesajul este transmis mai departe).

Se poate spune că nicăieri acest lucru nu este mai complex decât în secțiunea exterioară densă și încrețită a sistemului nervos central uman; cortexul cerebral. Al doilea și al treilea strat mai adânc sunt deosebit de groase, pline de ramuri care realizează funcții de ordin înalt pe care le asociem cu senzațiile, gândirea și controlul motor.

Creierul, o unitate de calcul chiar mai puternică decât am crezut

Cercetătorii au analizat îndeaproape țesuturile din aceste straturi, conectând celulele la un dispozitiv numit clemă de plasture somatodendritică pentru a trimite potențiale active în sus și în jos pe fiecare neuron, înregistrând semnalele acestora.

Pentru a se asigura că orice descoperire nu era specifică doar persoanelor cu epilepsie, ei și-au verificat de două ori rezultatele într-o mână de mostre prelevate din tumori cerebrale. În timp ce echipa efectuase experimente similare pe șobolani, tipurile de semnale pe care le-au observat bâzâind prin celulele umane erau foarte diferite.

Mai important, atunci când au dozat celulele cu un blocant al canalelor de sodiu numit tetrodotoxină, tot au găsit un semnal. Numai prin blocarea calciului s-a făcut liniște.

Găsirea unui potențial de acțiune mediat de calciu este destul de interesantă. Dar modelarea modului în care acest nou tip de semnal sensibil a funcționat în cortex a dezvăluit o surpriză. În plus față de funcțiile logice de tip AND și OR, acești neuroni individuali ar putea acționa ca intersecții OR „exclusive” (XOR), care permit un semnal doar atunci când un alt semnal este clasificat într-un anumit mod.

Această cercetare a fost publicată în revista Science.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Creierul poate crea o amintire falsă mai repede decât se credea

Cum ne-a schimbat creierul telefonul mobil?

Test de cultură generală. Este adevărat că folosim doar 10% din creier?

Mai mult magneziu înseamnă o mai bună sănătate a creierului, arată un studiu australian