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세포 전기적 결합: 전기장으로 뇌 기능 조정

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세포 전기적 결합: 전기장으로 뇌 기능 조정

요약: 과학자들은 뇌 내의 전기장이 뉴런 하위 단위의 구성 요소를 조작하여 네트워크 안정성과 효율성을 향상시킬 수 있다는 “세포-전기적 결합”이라는 가설을 제시했습니다. 그들은 이러한 도메인이 뉴런이 정보 처리 네트워크를 분자 수준으로 조정할 수 있도록 허용한다고 제안합니다.

상대적으로 말하면 이 과정은 완벽한 시청 경험을 위해 가족이 TV 설정을 정리하는 것과 비슷합니다. 테스트가 가능한 이 이론은 뇌의 내부 작용에 대한 이해를 크게 향상시킬 수 있습니다.

중요한 사실:

  1. 세포전기 결합 가설은 뇌의 전기장이 하위 뉴런 구성 요소에 영향을 주어 네트워크 안정성과 효율성을 조정할 수 있다고 제안합니다.
  2. 변화하는 세계에 적응하는 뇌의 능력은 뉴런에 의해 생성된 전기장과 상호 작용하는 단백질 및 분자와 관련이 있습니다.
  3. 뇌의 미세한 수준의 연결을 제안하는 이 새로운 이론은 뇌 기능에 대한 우리의 이해를 혁신할 수 있는 테스트 가능한 가설입니다.

원천: Piccoer 학습 및 기억 연구소

생각을 포함한 많은 기능을 생산하기 위해 뇌는 여러 수준에서 작동합니다. 대상 또는 이미지와 같은 정보는 뉴런 네트워크 사이의 조정된 전기적 활동으로 표현되며, 각 뉴런 내부와 주변에서 단백질 및 기타 화학 물질의 칵테일이 실제로 네트워크와 관련된 메커니즘을 수행합니다.

MIT, 런던 시립 대학교, 존스 홉킨스 대학교의 연구자들이 작성한 새로운 논문은 네트워크 전기장이 뉴런의 세포 이하 구성 요소의 물리적 구성에 영향을 주어 네트워크 안정성과 효율성을 향상시킨다고 가정합니다. “

얼 K.는 이렇게 말했습니다. MIT의 학습 및 기억을 위한 Picower 연구소의 Picower 교수인 Miller는 이 논문을 공동 집필했습니다. 신경 과학의 발전 MIT 및 런던 시립대 Dimitris Pinoutsis 조교수, Johns Hopkins의 Jane Friedman 교수와 함께.

이것은 뉴런을 보여줍니다.
뉴런은 시냅스라는 연결을 생성 및 제거하고 이러한 연결을 강화하거나 약화시켜 회로를 동적으로 형성할 수 있습니다. 출처: 신경과학 뉴스

“뇌는 변화하는 세계에 적응하고 있습니다.”라고 Benoutsis는 말했습니다. “단백질과 분자도 변합니다. 그들은 전하를 가질 수 있고 전기 신호를 사용하여 정보를 처리, 저장 및 전송하는 뉴런을 따라잡아야 합니다. 뉴런의 전기장과의 상호 작용은 필수적인 것으로 보입니다.”

영역에서 생각하기

밀러의 연구실은 작업 기억과 같은 더 높은 수준의 인지 기능이 수백만 개의 개별 뉴런 활동에서 어떻게 빠르고 유연하면서도 안정적으로 나타날 수 있는지 연구하는 데 주로 초점을 맞추고 있습니다.

뉴런은 시냅스라는 연결을 생성 및 제거하고 이러한 연결을 강화하거나 약화시켜 회로를 동적으로 형성할 수 있습니다. 그러나 밀러는 이것이 정보가 흐를 수 있는 “로드맵”일 뿐이라고 말했습니다.

Miller는 하나의 생각 또는 다른 생각을 집단적으로 나타내는 특정 신경 회로가 구어체로 다른 주파수의 “뇌파”로 알려진 리듬 활동에 의해 조정된다는 것을 발견했습니다.

빠른 “감마” 리듬은 우리의 시각(예: 도넛)에서 이미지를 전송하는 데 도움이 되는 반면, 느린 “베타” 파동은 해당 이미지에 대한 더 깊은 생각(예: “너무 많은 칼로리”)을 전달할 수 있습니다.

밀러의 연구실은 이러한 파동의 시기 적절한 폭발이 예측을 전달하고 작업 메모리에 정보를 쓰고, 보유하고, 읽을 수 있음을 보여주었습니다. 작업기억도 멈춘다.

연구실은 뇌가 “공간 컴퓨팅”이라는 개념인 유체 인지를 위해 뉴런을 추가로 조절하기 위해 특정 물리적 위치에서 리듬을 명시적으로 조작할 수 있다는 증거를 보고했습니다.

연구실의 최근 연구는 네트워크 내에서 개별 뉴런의 참여가 변덕스럽고 신뢰할 수 없을 수 있지만, 그들이 속한 네트워크에 의해 전달되는 정보는 항상 집단 활동에 의해 생성된 총 전기장으로 표현된다는 것을 보여주었습니다.

셀룰러 전기 결합

새로운 연구에서 저자는 전기장이 분자 수준에서 뉴런에 영향을 미칠 수 있다는 다른 증거와 함께 신경망을 조율하는 리드미컬한 전기 활동 모델을 결합했습니다.

예를 들어, 연구원들은 뉴런이 시냅스를 통한 전기화학적 교환에만 의존하기보다는 멤브레인의 근접성을 통해 서로의 전기적 특성에 영향을 미치는 접착 결합을 연구했습니다. 이 전기 누화는 회로의 다른 뉴런에 전기 신호를 전송하기 위해 발화하는 시기와 여부를 포함하여 신경 기능에 영향을 미칠 수 있습니다.

Miller, Benoutsis 및 Friedman은 또한 세포 및 그 구성 요소에 대한 다른 전기적 효과를 보여주는 연구를 인용합니다. 여기에는 신경 발달이 필드에 의해 어떻게 지시되고 미세소관이 이들과 정렬될 수 있는지 포함됩니다.

뇌가 전기장에서 정보를 전달하고 전기장이 네트워크를 형성하는 뇌의 뉴런 및 기타 요소를 생성할 수 있다면 뇌는 그 능력을 사용할 가능성이 더 큽니다. 저자는 뇌가 필드를 사용하여 네트워크가 해야 할 일을 수행하도록 할 수 있다고 제안합니다.

감자 용어로 (느슨하게) 말하자면, 네트워크 텔레비전의 성공은 수백만 가정에 명확한 신호를 보내는 능력에 관한 것이 아닙니다. 또한 각 가정에서 경험을 극대화하기 위해 TV 디스플레이, 사운드 시스템 및 거실 가구를 배치하는 방식과 같은 작은 세부 사항도 중요합니다.

이 은유와 두뇌 모두에서 네트워크의 존재는 개별 참가자가 최적으로 참여하도록 인프라를 구성하도록 동기를 부여한다고 Miller는 말했습니다.

“세포 전기 결합은 중규모 및 거시적 수준의 정보를 기억의 분자 기반을 형성하는 단백질의 미시적 수준까지 연결합니다.”라고 저자는 논문에서 썼습니다.

이 기사는 광전지 결합에 대한 고무적인 추론을 설명합니다. “우리는 누구나 테스트할 수 있는 가설을 제시합니다.” 밀러가 말했습니다.

자금 조달: 이 연구에 대한 지원은 UKRI(United Kingdom Research and Innovation), US Office of Naval Research, JPB Foundation, Picower Institute for Learning and Memory에서 이루어졌습니다.

신경과학 연구 뉴스 소개

작가: 데이비드 오렌스타인
원천: Piccoer 학습 및 기억 연구소
의사소통: David Orenstein – 학습 및 기억을 위한 Picquer 연구소
그림: 신경과학 뉴스 제공 이미지

원래 검색: 오픈 액세스.
세포 전기 결합: 전기장은 신경 활동을 조각하고 뇌의 인프라를 “조정”합니다.얼 K. 밀러 외. 신경 과학의 발전


요약

세포 전기 결합: 전기장은 신경 활동을 조각하고 뇌의 인프라를 “조정”합니다.

우리는 세포전기 결합 가설에 대한 수렴 증거를 제안하고 제공합니다. 뉴런에 의해 생성된 전기장은 세포골격 수준까지 인과적입니다.

이것은 전기적 확산, 기계적 수송, 전기 에너지, 전위 에너지, 화학 에너지 간의 교환을 통해 달성할 수 있습니다. Ephaptic 결합은 신경 활동을 조절하여 거시적 수준에서 신경 클러스터를 형성합니다.

이 정보는 뉴런 수준까지 전파되어 고도에 영향을 미치고 분자 수준까지 내려가 세포골격을 안정화하여 정보를 보다 효율적으로 처리하도록 “조정”합니다.

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