Synchronisierte oder unabhängige Neuronen: Dieses ist, wie das Gehirn kodiert Informationen

„Wie ein Buch, in dem die einzelnen Seiten sind nicht alle Verschieden, sondern tragen kleine Portionen gemeinsamen text, oder wie eine Gruppe von Menschen, die Pfeifen, die einen sehr ähnlichen Melodie“: dies ist, wie unsere Gehirnzellen funktionieren, sagen Wissenschaftler. Es ist das Phänomen der „co-relation“, in dem die einzelnen Neuronen nicht immer als selbständige Einheiten in der Entgegennahme und übermittlung von Informationen, sondern als Gruppe von Individuen mit ähnlichen und gleichzeitigen Aktionen. Die Beobachtung der elektrischen Aktivität dieser Zellen im Labor, zusammen mit der Verwendung von computergestützten mathematischen Modellen, eine Gruppe von Forschern um Professor Michele Giugliano von SISSA Licht vergossen hat zum ersten mal auf die zellulären Mechanismen, die hinter diesen Korrelationen. In der Studie, die Forscher untersuchten exzitatorischen Neuronen, denen zur Förderung der elektrischen Aktivität der anderen Neuronen und hemmende Neuronen, unterdrücken soll Ihre Tätigkeit. „Unsere Entdeckung erzählt uns, dass exzitatorischen Zellen neigen zu bevorzugen Individualität und reduzieren die Redundanz, die Ihre eigenen Nachrichten, während die hemmenden Zellen wirken zusammen als eine. Dies ermöglicht es uns, fügen Sie ein neues Stück, um das Verständnis, wie Neuronen organisieren von Informationen im Gehirn. Die information wird immer dargestellt, die durch die elektrische Aktivität von Gruppen von Zellen“, erklärt Professor Giugliano. Die Studie, die gesehen hat die Beteiligung des SISSA Triest und der Universität Antwerpen, Belgien, und Pittsburgh, USA, hat soeben in Der Zeitschrift Journal of Neuroscience.

Die Vorhersage der Funktion von Neuronen mit Mathematik

Die Studie, erklären die Autoren, wurde durchgeführt mit einer Kombination der mathematischen Modelle entwickelt, um vorherzusagen, das elektrische Verhalten von Neuronen und von direkten Beobachtungen auf die Neuronen im Labor. Es ist eine sehr interessante integrierten Ansatz aus verschiedenen Gründen. Giugliano erklärt, „Begleiten eine experimentelle Entdeckung, die durch eine Theorie, macht seine Wirkung stärker. Darüber, wie unsere Modelle sind die einfachsten möglich ist, können wir den Fokus unseres Verständnisses der biologischen Mechanismen, die eher als Beschreibung nur Ihre Wirkung. Dieser Ansatz steht hinter der aktuellen Fortschritte in den Neurowissenschaften und eröffnet sehr interessante Forschung in die Hirnforschung.“

Das Verständnis der neuronalen code des Gehirns

Die Redundanz der elektrischen Aktivität der Neurone der Großhirnrinde, die auch als co-Variabilität, hat seit einiger Zeit bekannt. Die ähnlichkeit im Verhalten sowohl hinsichtlich der Eingangs-ausgetauscht zwischen Neuronen und Ihren Ausgang, nämlich die Antwort nach der eingehenden Nachricht. Was ist nicht vollständig bekannt „ist, wie ähnlich die Eingänge erzeugen ähnliche Ausgänge, in Bezug auf die zellulären Mechanismen. Daher der Klärung dieser Mechanismen, und erkunden, wie die verschiedenen Arten von Zellen beteiligt an diesem Phänomen ist ein grundlegender Schritt in das Verständnis der komplexen Schaltkreisen des Gehirns.“ Giugliano Fort, „die Untersuchung der biophysikalischen Eigenschaften von diesem Phänomen, wir haben bemerkt, dass die exzitatorischen Neuronen tendenziell die Redundanz in Ihren Ausgaben, vielleicht, weil Ihre Maßnahmen müssen eindeutiger und informativer, wenn man bedenkt, dass Ihre Nachrichten werden ausgehend vom cortex. Stattdessen werden die inhibitorischen Neuronen, die das Gegenteil tun. Diese Zellen sind in der Regel zusammen mit dieser Redundanz zu synchronisieren und verstärken Ihre Wirkung.

Die genaue experimentelle Validierung einer mathematischen Theorie