Cómo la red neuronal ayuda a navegar en el espacio?

El biólogo Dr. Doping cuenta sobre sitios de células, optogenetics y señales de calcio en el cerebro.

Se cree que la orientación del espacio disponible en el animal debido a la actividad de llamadas ubicaciones de la célula en el cerebro, que exponen la activación eléctrica específica en el descubrimiento de un punto específico en el espacio de animal. En primer lugar, esta actividad existe en una amplia variedad espacial. Pero después de un poco tiempo después de un nuevo animal para entrar en los sitios del ambiente de la célula que están en el hippocampus, un área pequeña del cerebro comienza a demostrar la actividad específica en ciertas áreas del espacio y no lo muestra en el otro.

Si el animal aparece varias veces en el mismo ambiente, hay una actividad de la célula espacial que se pone cuando el animal se debe diferenciar más exactamente espacio. Sobre todo si encuentra en algunos sitios tiene algo para hacer para un animal con comportamiento agresivo, sacudida eléctrica o un poco de refuerzo positivo, tal como si el animal encuentra la comida. Por ejemplo, el animal prefiere la esquina del norte de la célula, donde una neurona del hippocampus producirá la actividad eléctrica, y el otro es silencioso. Y sólo cuando el animal comience a encontrar, supongamos, en la esquina sudoeste de la jaula, otra neurona mostrará otra actividad. Hay una diferenciación espacial de células. Actividad «ligada» a la posición de las células de animal en el espacio. Las neuronas más maduras son, la diferenciación más exacta ocurre.

Hay razón de creer que los procesos similares ocurren en el cerebro humano. Si consideramos que el hippocampus realiza una función muy similar con las funciones del hippocampus a otros mamíferos y una de sus tareas - orientación en el espacio, entonces en la gente, este proceso debería ocurrir de un modo similar.

Un rasgo característico de la circunvolución dentate del hippocampus sigue en la adultez neurogenesis - la generación de nuevas neuronas de células madre. Sin embargo, el papel de estos adultos de neuronas comportamiento permaneció desconocido hasta hace poco.

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La visualización de señales de calcio permite que científicos supervisen la actividad eléctrica de neuronas. El aspecto de calcio en células estrechamente tiene que ver con la generación de sus acciones o estallidos de potenciales. Hay moléculas de la proteína especiales, con la encuadernación de calcio con la cual comienzan a brillar. Esta señal se puede ver con un microscopio, que no penetra en los electrodos del tejido cerebral.

Optogenetics permite que usted controle la actividad de neuronas individuales, estimulando o inhibiendo su actividad con la luz de una longitud de onda específica. Este enfoque ha ampliado el arsenal de la dirección de actividad cerebral. Está basado en la introducción de células sensibles a la luz en los canales de moléculas de la membrana que cuando iluminado pueden pasar en una dirección o el otro, en la célula o de ciertos iones. El movimiento de los iones determina la capacidad de la célula de producir una descarga eléctrica, o, al contrario, desprenderse. Las proteínas «de activación» que se encienden llevan a la excitación neuronal y la iluminación «inhibición», respectivamente, para la inhibición. Así, la luz puede ajustar la actividad optogenetics de neuronas individuales en áreas cerebrales restringidas, sin afectar estructuras contiguas.

Registrando la señal de calcio, los autores eran capaces de establecer que las neuronas de adultos eran más activas, demostrando un mayor frecuencia de respuestas de calcio que sus equivalentes maduros. Esta actividad «de afinación» de las células también es dependiente del nivel de madurez: a diferencia de neuronas maduras, las células de adultos exactamente espacialmente no se configuraron, que fue expresado por la activación de las mismas células en el ratón que está en sitios diferentes del laberinto virtual.

Entonces, comparamos la variación de la actividad de calcio en el cerebro en ratones en partes de contacto secuenciales («A-B») o laberinto («B-B») idéntico. Los contextos diferentes se diferencian en el ambiente olfativo, audible, táctil y visual. Las neuronas maduras mostraron una precisión alta para la posición de activación del animal en un punto dado del espacio y su reactivación reproducida cuando colocado en el mismo ambiente («B-B»). En contraste, las neuronas no mostraron la actividad que juega a los adultos en el cuarto sucesivamente animal en el mismo laberinto.

La pregunta final era sobre las neuronas de adultos de participación en el reconocimiento de la nueva situación. Los autores entrenaron ratones, combinando el espacio en un nuevo ambiente con una sacudida eléctrica. La adquisición de tal experiencia lleva a una modificación del comportamiento de animal durante el segundo éxito en la misma situación. Usando optogenetic la construcción para neuronas inmaduras ligeras inactivation del hippocampus el dentate circunvolución en la enseñanza, Danielson y sus colegas encontró que la actividad de estas células es necesaria para la adquisición de la memoria de los peligros de la nueva situación.

Finalmente, los inactivation del adulto de neuronas dentate la circunvolución de ratones en la cámara «A», donde recibieron una sacudida eléctrica, no perjudican la capacidad de distinguirse similar, pero la cámara de seguridad «B». Sin embargo, si el inactivation se realizó en el descubrimiento de un ratón en la cámara «B», es difícil asegurar la distinción entre arriesgado y contextos.

Así, los autores eran capaces de establecer algunos hechos importantes. En primer lugar, en el nuevo adulto de situación las neuronas inmaduras exponen un nivel más alto de excitabilidad que sus equivalentes maduros. Sin embargo, son menos específicos en la representación espacial. En segundo lugar, la necesidad de ponerse otra vez pareció discriminar neuronas ambientes similares en vivo. Los autores sugieren que, maduración, las neuronas adultas adquieran la capacidad de codificar más exactamente el espacio y más exactamente distinguirse entre la situación similar.