Press "Enter" to skip to content

Νέα ανακάλυψη ερευνητών ΙΤΕ

Νέα ανακάλυψη ερευνητών του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) ρίχνει φως στον τρόπο λειτουργίας των ενδονευρώνων ταχείας πυροδότησης, ενός τύπου ανασταλτικών νευρώνων στον εγκέφαλο μας. Η παρούσα έρευνα αποκαλύπτει τον τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα αυτά ενσωματώνουν τα ερεθίσματα που δέχονται με τη χρήση πολύπλοκων, μη γραμμικών υπολογισμών στους δενδρίτες τους, αποτέλεσμα που προσβάλλει την υπάρχουσα θεωρία που θέλει τους ενδονευρώνες να έχουν απλούς, γραμμικούς δενδρίτες.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο Nature Communications,  με τίτλο:
«Αμφισβητώντας το δόγμα του σημειακού νευρώνα: Οι ενδονευρώνες ταχείας πυροδότησης ως μη γραμμικά νευρωνικά δίκτυα». Η έρευνα πραγματοποιήθηκε από την υποψήφια Διδάκτορα Αλεξάνδρα Τζιλιβάκη, με τη συμμετοχή του μεταδιδακτορικού συνεργάτη Δρ. Γιώργου Καστελάκη, υπό την επίβλεψη της Δρ. Παναγιώτας Ποϊράζη.
Οι ενδονευρώνες είναι η κύρια κατηγορία ανασταλτικών κυττάρων στον εγκέφαλο των θηλαστικών (ανασταλτικοί νευρώνες είναι τα φρένα του εγκεφάλου: καταστέλλουν τη νευρική δραστηριότητα των κυττάρων με τα οποία συνδέονται). Οι ενδονευρώνες διακρίνονται για την εξαιρετική ποικιλομορφία τους, τόσο στη δομή, όσο και στην μοριακή και πρωτεϊνική τους σύνθεση. Παρά την χαρακτηριστική τους πολυπλοκότητα και ανομοιογένεια, τα κύτταρα αυτά θεωρούνταν μέχρι σήμερα ως απλοί ελεγκτές της διεγερσιμότητας των νευρικών κυκλωμάτων, με στόχο την ομαλή λειτουργία του εγκεφάλου.
Πράγματι, η διακοπή της σωστής λειτουργίας τους, έχει συσχετιστεί με διάφορες νευροεκφυλιστικές διαταραχές όπως η νόσος του Alzheimer, η νόσος του Parkinson, η επιληψία κλπ.
Για δεκαετίες, οι ερευνητές υπέθεταν ότι οι ενδονευρώνες απλά άθροιζαν τα εισερχόμενα ερεθίσματα που δέχονταν και, εφόσον το αποτέλεσμα ήταν αρκετά ισχυρό, πυροδοτούνταν μεταφέροντας έτσι το μήνυμα στα επόμενα κύτταρα. Η θεώρηση αυτή οδήγησε στο δόγμα του «σημειακού νευρώνα», δηλ. εκείνου που απλώς αθροίζει τα ερεθίσματα που λαμβάνει χωρίς να τα  επηρεάζει – ως εκ τούτου αναπαρίστανται «σημειακά», δηλαδή σαν ένα απλό σημείο. Πρόσφατα πειραματικά ευρήματα ωστόσο αναφέρουν μη γραμμικά δενδριτικά γεγονότα σε πολλούς τύπους ενδονευρώνων, υποδηλώνοντας ότι τα κύτταρα αυτά πιθανά να είναι κάτι παραπάνω από σημειακά.
Για να απαντήσουν αυτό το ερώτημα, οι ερευνητές του ΙΤΕ ανέπτυξαν ένα σύνολο υπολογιστικών μοντέλων που καλύπτουν δύο περιοχές του εγκεφάλου, τον ιππόκαμπο και τον προμετωπιαίο φλοιό. Οι περιοχές αυτές εμπλέκονται σε διαδικασίες μνήμης και μάθησης και εμφανίζουν αλλοιώσεις σε πληθώρα ασθενειών που προσβάλουν την μνήμη. Τα μοντέλα χρησιμοποιήθηκαν για να μελετήσουν οι ερευνητές το πώς οι δενδρίτες επεξεργάζονται τα ερεθίσματα που δέχονται και τον τρόπο με τον οποίο η επεξεργασία αυτή θα μπορούσε να ενισχύσει την συμβολή των κυττάρων αυτών σε διαδικασίες μνήμης και μάθησης. Τα υπολογιστικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν περιλάμβαναν α) λεπτομερείς αναπαραστάσεις των βιολογικών νευρώνων, β) απλοποιημένες μαθηματικές εκδοχές αυτών βασιζόμενες σε τεχνητά νευρωνικά δίκτυα και γ) μοντέλα δικτύων από νευρώνες που έχουν την ικανότητα να δημιουργούν νέες μνήμες.
Το πρώτο ενδιαφέρον εύρημα  ήταν ότι σε όλα τα μοντέλα που δοκιμάστηκαν, και στις δύο περιοχές του εγκεφάλου, οι ενδονευρώνες ταχείας πυροδότησης είχαν δύο είδη μη γραμμικών δενδριτών. Εκείνους που μπορούσαν να ενισχύσουν τα εισερχόμενα ερεθίσματα (υπερ-γραμμικοί) και αυτούς που μπορούσαν να τα καταστείλουν (υπο-γραμμικοί). Η παρουσία αυτών των μη-γραμμικών δενδριτικών ιδιοτήτων επέτρεψε σε μεμονωμένους ενδονευρώνες να παράγουν ένα ευρύ φάσμα αποκρίσεων που δεν θα μπορούσαν να παραχθούν από ένα απλό σημειακό νευρώνα. Οι ερευνητές μάλιστα ανέπτυξαν ένα νέο θεωρητικό μοντέλο ικανό να εξηγήσει το φάσμα αποκρίσεων που παράγουν αυτά τα κύτταρα. Σύμφωνα με τη νέα θεωρία, οι συγκεκριμένοι ενδονευρώνες λειτουργούν ως 2-επιπέδων νευρωνικά δίκτυα με κόμβους αντίστοιχους των δενδριτικών ιδιοτήτων τους.
Το αναπάντεχο αυτό εύρημα θέτει υπό αμφισβήτηση την μέχρι προσφάτως αποδεκτή θεωρία ότι οι ενδονευρώνες ταχείας πυροδότησης λειτουργούν ως απλά σημειακά κύτταρα, χωρίς δενδριτική επεξεργασία των ερεθισμάτων τους.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα υπολογιστικό νευρικό μικροκύκλωμα, που χρησιμοποιήθηκε για να δημιουργήσει απλές μνήμες, και μελέτησαν τον τρόπο με τον οποίο οι ενδονευρώνες συμβάλλουν στη δημιουργία τους. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι μη γραμμικοί δενδρίτες των ενδονευρώνων ταχείας πυροδότησης μπορούν να ενισχύσουν σημαντικά τη δημιουργία και παγίωση μνημών.
Συνοπτικά, η έρευνα αυτή παρουσιάζει  μια νέα θεώρηση για τον τρόπο λειτουργίας των ενδονευρώνων, και επεκτείνεται σε δυο περιοχές σχετικές με τη μνήμη: τον ιπποκάμπο και τον προμετωπιαίο φλοιό.
Παρέχει επίσης μια ακριβέστερη μαθηματική  περιγραφή του τρόπου με τον οποίο οι νευρώνες αυτοί κωδικοποιούν τις εισερχόμενες πληροφορίες, γεγονός  που μπορεί να έχει μελλοντικά σημαντικές επιρροές σε πεδία πέρα από τη Νευροεπιστήμη, όπως αυτά της μηχανικής μάθησης και της τεχνητής νοημοσύνης. Περαιτέρω πειραματικές δοκιμασίες αναμένεται να ενισχύσουν την κατανόησή μας για το πώς τα κύτταρα αυτά  συμβάλλουν στη μάθηση και τη μνήμη.

mail

Be First to Comment

Αλληλογραφία προς την Σύνταξη της «Γραφίδας»

Περιεχόμενο μη διαθέσιμο.
Παρακαλούμε επιτρέψτε τα cookies πατώντας Αποδοχή στο πλαίσιο
Skip to content
Αρέσει σε %d bloggers:

Συνεχίζοντας να χρησιμοποιείτε την ιστοσελίδα, συμφωνείτε με τη χρήση των cookies. Περισσότερες πληροφορίες.

Οι ρυθμίσεις των cookies σε αυτή την ιστοσελίδα έχουν οριστεί σε "αποδοχή cookies" για να σας δώσουμε την καλύτερη δυνατή εμπειρία περιήγησης. Εάν συνεχίσετε να χρησιμοποιείτε αυτή την ιστοσελίδα χωρίς να αλλάξετε τις ρυθμίσεις των cookies σας ή κάνετε κλικ στο κουμπί "Κλείσιμο" παρακάτω τότε συναινείτε σε αυτό. Τι είναι τα cookies; Τα cookies είναι μικρά αρχεία κειμένου τα οποία αποθηκεύει ένας ιστότοπος στον υπολογιστή σας ή στην κινητή σας συσκευή όταν τον επισκέπτεστε. Τα cookies προβαλλόμενου ιστότοπου είναι cookies που τοποθετούνται από τον ιστότοπο που επισκέπτεστε. Μπορούν να αναγνωστούν μόνο από τον συγκεκριμένο ιστότοπο. Επιπλέον, ο ιστότοπος μπορεί ενδεχομένως να χρησιμοποιεί εξωτερικές υπηρεσίες, οι οποίες επίσης τοποθετούν τα δικά τους cookies, τα λεγόμενα cookies τρίτων. Τα μόνιμα cookies είναι cookies που αποθηκεύονται στον υπολογιστή σας και δεν διαγράφονται αυτόματα μόλις κλείσετε το πρόγραμμα περιήγησής σας, σε αντίθεση με τα cookies περιόδου λειτουργίας, τα οποία διαγράφονται μόλις κλείσετε το πρόγραμμα περιήγησής σας. Κάθε φορά που επισκέπτεστε τους ιστότοπους της Επιτροπής, θα σας ζητηθεί να αποδεχθείτε ή να απορρίψετε τα cookies. Αυτό γίνεται για να μπορεί ο ιστότοπος να απομνημονεύσει τις προτιμήσεις σας (όπως όνομα χρήστη, γλώσσα κ.λπ.) για ορισμένο χρονικό διάστημα. Έτσι, δεν χρειάζεται να τις εισαγάγετε εκ νέου όταν περιηγείστε στον ιστότοπο κατά τη διάρκεια της ίδιας επίσκεψης. Τα cookies μπορούν επίσης να χρησιμοποιούνται για τη συλλογή ανωνυμοποιημένων στατιστικών στοιχείων σχετικά με την εμπειρία περιήγησης στους ιστότοπους της Επιτροπής. Πώς χρησιμοποιούμε τα cookies; Οι ιστότοποι της Επιτροπής χρησιμοποιούν κυρίως cookies προβαλλόμενου ιστότοπου. Πρόκειται για cookies που τοποθετούνται και ελέγχονται από την Επιτροπή και όχι από εξωτερικό οργανισμό. Ωστόσο, για την προβολή ορισμένων ιστοσελίδων μας, θα πρέπει να αποδεχθείτε cookies από εξωτερικούς οργανισμούς. Οι 3 τύποι cookies προβαλλόμενου ιστότοπου που χρησιμοποιούμε έχουν ως σκοπό: την αποθήκευση των προτιμήσεων των επισκεπτών τη βελτίωση της λειτουργικότητας των ιστοτόπων μας τη συλλογή δεδομένων ανάλυσης (σχετικά με τη συμπεριφορά των χρηστών) Cookies προτιμήσεων επισκεπτών Αυτά τοποθετούνται από εμάς και μπορούν να αναγνωστούν μόνο από εμάς. Απομνημονεύουν τα εξής: εάν αποδεχθήκατε (ή απορρίψατε) την πολιτική για τα cookies του εκάστοτε ιστότοπου εάν έχετε ήδη απαντήσει στο αναδυόμενο παράθυρο που σας ζητά να συμπληρώσετε την έρευνά μας (σχετικά με το πόσο χρήσιμο ήταν το περιεχόμενο του ιστότοπου), ώστε να μην σας ζητηθεί εκ νέου Cookies τρίτων Ορισμένες από τις ιστοσελίδες μας προβάλλουν περιεχόμενο από εξωτερικούς παρόχους, π.χ. YouTube, Facebook και Twitter. Για την προβολή περιεχομένου τρίτων, πρέπει πρώτα να αποδεχθείτε τους όρους και τις προϋποθέσεις που ορίζουν οι ίδιοι. Μεταξύ αυτών συγκαταλέγεται η πολιτική τους για τα cookies, η οποία εκφεύγει του ελέγχου μας. Αν όμως δεν προβάλλετε το συγκεκριμένο περιεχόμενο, δεν τοποθετούνται cookies τρίτων στη συσκευή σας. Μπορείτε να διαχειρίζεστε/διαγράφετε cookies όποτε θέλετε. Δείτε περισσότερα εδώ: aboutcookies.org. Διαγραφή cookies από τη συσκευή σας Μπορείτε να διαγράψετε όλα τα cookies που βρίσκονται ήδη στη συσκευή σας διαγράφοντας το ιστορικό περιήγησης του προγράμματος περιήγησής σας. Με αυτόν τον τρόπο θα διαγραφούν όλα τα cookies από όλους τους ιστότοπους που επισκεφθήκατε. Να έχετε όμως υπόψη ότι ενδέχεται να χαθούν και ορισμένα αποθηκευμένα στοιχεία (π.χ. αποθηκευμένα στοιχεία σύνδεσης, προτιμήσεις ιστότοπου). Διαχείριση ειδικών ανά ιστότοπο cookies Για πιο αναλυτικό έλεγχο των ειδικών ανά ιστότοπο cookies, ελέγξτε τις ρυθμίσεις cookies και προστασίας προσωπικών δεδομένων στο προεπιλεγμένο πρόγραμμα περιήγησής σας Αποκλεισμός cookies Τα περισσότερα σύγχρονα προγράμματα περιήγησης σάς δίνουν τη δυνατότητα να τα ρυθμίζετε ώστε να μην επιτρέπεται η τοποθέτηση cookies στη συσκευή σας. Στην περίπτωση αυτή όμως, ίσως χρειάζεται να προσαρμόζετε χειροκίνητα ορισμένες προτιμήσεις κάθε φορά που επισκέπτεστε έναν ιστότοπο ή μια ιστοσελίδα. Επιπλέον, ορισμένες υπηρεσίες και λειτουργίες ενδέχεται να μην λειτουργούν καθόλου (π.χ. σύνδεση με προφίλ). Διαχείριση των cookies ανάλυσης που χρησιμοποιούμε Μπορείτε να διαχειρίζεστε τις προτιμήσεις σας όσον αφορά τα cookies μέσω της υπηρεσίας Europa Analytics στην ειδική ιστοσελίδα Europa Analytics.

Κλείσιμο