Dendrites - les projections de ramifications de neurones font plus que relayer l'information d'un neurone à l'ces informations de processus de dendrites prochaine, multipliant la puissance de calcul du cerveau, affirment les chercheurs.
"Tout à coup, ce est comme si la puissance de traitement du cerveau est beaucoup plus grande que ce que nous avions initialement pensé", a déclaré Spencer Smith, PhD, professeur adjoint à l'UNC School of Medicine. Les conclusions de son équipe publiées dans la revue Nature, pourraient changer la façon dont les scientifiques pensent depuis longtemps des modèles scientifiques de fonctions de circuits neuronaux façon dans le cerveau, tout en aidant les chercheurs à mieux comprendre les troubles neurologiques. "Imaginez que vous Reverse engineering d'une pièce de la technologie étrangère, et ce que vous pensiez était simple câblage se avère être transistors qui calculent l'information ", a déclaré Smith. "C’est ce que cette constatation est comme. Les implications sont excitant de penser." Axones sont où les neurones génèrent classiquement pointes électriques, mais bon nombre des mêmes molécules qui soutiennent pointes axonales sont également présents dans les dendrites. Des recherches antérieures en utilisant des tissus du cerveau disséqué avait démontré que les dendrites peuvent utiliser ces molécules pour générer des pics électriques eux-mêmes, mais il était difficile de savoir si l'activité cérébrale normale impliqué ces pointes dendritiques. Par exemple, pourraient pointes dendritiques être impliqués dans la façon dont nous voyons? La réponse, l'équipe de Smith a trouvé, est oui. Dendrites agir efficacement ordinateurs mini-neuronaux, le traitement activement neuronale entrée se signale. Démontrant Directement cela nécessitait une série d'expériences complexes qui ont pris des années et étalonnés deux continents, en commençant dans le laboratoire de l'auteur principal Michael Hausser au University College de Londres, et étant réalisés après Smith et Ikuko Smith, PhD, DVM, a mis en place son propre laboratoire à l'Université de Caroline du Nord. Ils ont utilisé patch-clamp électrophysiologiques pour fixer une électrode de pipette en verre microscopique, rempli d'une solution physiologique, à une dendrite neuronale dans le cerveau d'une souris. L'idée était de directement "écouter" dans le processus de signalisation électrique. "Fixation de la pipette pour une dendrite est extrêmement difficile techniquement", a déclaré Smith. "Vous ne pouvez pas approcher la dendrite de ne importe quelle direction. Et vous ne pouvez pas voir la dendrite. Donc, vous avez à faire ce store. C’est comme la pêche si tous que vous pouvez voir est la trace électrique d'un poisson." Et vous ne pouvez pas utiliser des appâts. "Vous allez juste pour elle et voyez si vous pouvez frapper une dendrite," a-t-il dit. "La plupart du temps vous ne pouvez pas." Mais Smith a construit son propre système de microscope à deux photons pour faciliter les choses. Une fois la pipette a été attaché à une dendrite, l'équipe de Smith a pris enregistrements électriques de dendrites individuelles dans le cerveau des anesthésié et éveillé les souris. Comme les souris considéré stimuli visuels sur un écran d'ordinateur, les chercheurs ont constaté une évolution inhabituelle des signaux électriques - éclats de pointes -. Dans le dendrite l'équipe de Smith a ensuite constaté que les pointes dendritiques sont survenus sélective, selon le stimulus visuel, indiquant que les dendrites d'informations sur ce que l'animal a été de voir traiter. Pour fournir la preuve visuelle de leur conclusion, l'équipe des neurones remplis de Smith avec colorant de calcium, qui a fourni une lecture optique du dopage. Cette étude a révélé que la dendrite tirée pointe tandis que d'autres parties du neurone ne ont pas, ce qui signifie que les pointes étaient le résultat de la transformation locale dans les dendrites. Coauteur de l'étude Tiago Branco, PhD, créé, un modèle mathématique biophysique des neurones et a constaté que connue mécanismes pourraient soutenir le dopage dendritique enregistrée électriquement, de valider davantage l'interprétation des données. "Toutes les données ont souligné à la même conclusion», a déclaré Smith. "Les dendrites sont pas intégrateurs passifs de l'entrée sensorielle axée; ils semblent être une unité de calcul ainsi.» Son équipe prévoit d'explorer ce que ce rôle dendritique nouvellement découvert peut jouer dans les circuits du cerveau et en particulier dans des conditions comme le syndrome Timothy, dans lequel l'intégration des signaux dendritiques peut aller de travers.