Entgegen der landläufigen Meinung, Gehirn Zellen verwenden eine Mischung aus analogen und digitalen Codierung zur gleichen Zeit, um effektiv zu kommunizieren, nach einer Studie der Yale School of Medicine veröffentlichten Forscher in dieser Woche in der Natur.
Diese Feststellung teilweise Umstürzen ein seit langem davon überzeugt, dass jeder der das Gehirn die 100 Milliarden Nervenzellen kommunizieren unbedingt von einem digitalen Code. Analoge Systeme stellen Signale kontinuierlich, während digitale Systeme stellen Signale in das Timing der Impulse. Traditionell sind viele Menschen, die Schaltungen ausschließlich in analoger oder in der digitalen Modi.
"Diese Studie zeigt, dass das Gehirn ist sehr hoch entwickelte in seinem Betrieb, mit einem Code, der effizienter als zuvor zu schätzen", sagte David McCormick, Professor in der Abteilung für Neurobiologie und leitende Autor der Studie. "Dies hat Auswirkungen weit verbreitet, nicht nur für unser grundlegendes Verständnis von, wie das Gehirn arbeitet, sondern auch in unserem Verständnis der neuronalen Dysfunktion."
"Es ist, als wenn jeder dachte, die Kommunikation im Gehirn war wie ein Telegramme, aber tatsächlich stellte sich heraus, zu mehr ähnlich einem Telefon", sagte er.
Neuronen erhalten Input aus anderen Zellen weitgehend durch synaptische Kontakte auf ihren Dendriten und Zell-Einrichtungen. Die Freisetzung von Neurotransmittern an diesen Synapsen bewirkt, dass die Spannung im Innern der Zelle Erhalt der Sender zu schwanken ständig. Sobald diese Spannung vergeht eine Schwelle, ein Aktionspotential erzeugt wird. Die Aktion Potenzial ist eine spezielle Wellenform bekannt, die Möglichkeit zu reisen Festlegung der Axon, oder Output-Teil der Zelle.
Aufgrund seiner Länge und Finesse, die Nerven Axon wurde, die als unpassierbar zu den kleineren analoge Spannung Verkehrsverlagerungen, dass gab Anlass zu Maßnahmen Potenzial. Da diese Aktion Potenzial erreicht der synaptischen Terminals der Axon, es bewirkt, dass die Freisetzung von einem Sender auf den nächsten Neuronen in der Kette. Also, auch wenn Signale in der Zelle Stelle vertreten sind in ein Analog-Mode, sie waren Gedanken zu übermitteln zwischen Zellen ausschließlich über die Höhe und den Zeitpunkt der Maßnahme Potenziale, dass vermehrte Festlegung der Axon, das heißt, in einer digitalen Mode.
McCormick's Gruppe gezeigt, dass das Analog-Signal in die Zelle Körper auch propagiert Festlegung der Axon und Einflüsse synaptischen Übertragung auf andere Neuronen. Da die Spannung auf dem sendenden Zelle wird positiv, die Amplitude der anschließenden Übermittlung an die empfangenden Zelle, vermittelt durch ein Aktionspotential, ist eine verstärkte. Dies bedeutet, dass die Wellenform in der empfangenden Neuron ist nicht nur durch die digitale Handlungs-Potentiale generiert, sondern auch von der analogen Wellenform, die in der sendenden Neuron.
Zum Beispiel, McCormick sagte, epileptische Anfälle und die Aura der Migräne-Kopfschmerzen auch die großen Veränderungen in der Spannung im Innern Neuronen. Er sagte, diese Studie deutet darauf hin, dass diese abnorme Handlungsmuster Mai werden direkt an Neuronen in der Nähe, auch in Abwesenheit des Generation der digitalen Code of Maßnahmen potenzielle Aktivität.
McCormick sagte künftigen Untersuchungen und Modelle der neuronalen Operation im Gehirn müssen unter Berücksichtigung der gemischten Analog-Digital Art der Kommunikation. Nur mit einer gründlichen Verständnis dieses gemischten Modus der Signalübertragung wird eine wirklich in die Tiefe Verständnis für das Gehirn und seine Erkrankungen erreicht werden, sagte er.
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Artikel angepasst von Medical News Today aus Original-Pressetext.
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Der erste Autor ist Yousheng Shu von Yale. Co-Autoren sind Andrea Hasenstaub, Alvaro Duque und Yuguo Yu von Yale.
Natur: Online veröffentlicht April 12, 2006 (DOI 10.1038/nature04720)
Kontakt: Jacqueline Weaver
jacqueline.weaver @ yale.edu
Yale University