Знание того, как нейроны координируют свои действия, было одной из величайших загадок мозга.
Человеческий мозг-самый сложный орган, который мы знаем. Настолько, что, возможно, мы знаем не столько то, что знаем, сколько то, чего нет. Одно из самых больших неизвестных в его функционировании заключается в том, как миллиарды нейронов, работающих в нашем мозге, могут координироваться в сети с триллионами соединений.
Многомасштабная организация. Теперь новое исследование выявило новые подробности о том, как нейроны устроены в человеческом мозге, чтобы скоординированно выполнять свои задачи.
Высокая производительность. В статье для The Conversation исследователь Сиднейского университета и соавтор исследования осетровых Брэндон Роберт Манн объясняет с помощью аналогии удивительный способ работы клеток нашего мозга. “Это немного похоже на работу в высокопроизводительном бизнесе”, — сравнивает она.
Манн ссылается на тот факт, что нейроны должны поддерживать баланс между индивидуальными навыками и командной работой. Перед командой стоял вопрос о том, как нейронам удается достичь правильного баланса.
У нашего мозга есть своя собственная резервная копия. Уже известно, как он параллельно создает копии каждого воспоминания
40% -50%. Изучение этого “рабочего баланса «показало, что нейроны посвящали от 40% до 50% своей работы “индивидуальным задачам», в то время как остальное уходило на “командную работу”. Одним из наиболее ярких моментов исследования является тот факт, что эта организационная структура ни в коем случае не уникальна для человеческого мозга, но может наблюдаться у самых разных видов в животном мире.
Команда наблюдала это разделение труда у беспозвоночных, таких как плодовая муха или некоторые нематоды, а также у млекопитающих, таких как мыши и обезьяны. То есть животные, разделенные сотнями миллионов лет эволюции, сохранили эту организационную форму, объясняет Манн. Если что-то работает, не меняйте это.
Фракталы. Исследование выявило «фрактальную структуру» в функционировании мозга. То есть структура, в которой клетки создают сети, которые, в свою очередь, интегрируются в более крупные сети, пока не образуют организм, так что шаблоны работы оказываются одинаковыми независимо от масштаба, в котором мы находимся.
Визуализация через кальций. Чтобы изучить, как работают нейроны, команда обратилась к визуализации по кальцию. Это инструмент, находящийся на полпути между анализом нейронов в клеточном масштабе и анализом мозга, который позволяет увидеть, как включаются или выключаются целые области мозга.
Эта методология позволяет изучать несколько десятков тысяч нейронов в режиме реального времени, используя флуоресцентные датчики, которые измеряют количество нейронов. уровень кальция в клетках, объясняет Манн. Подробности работы были опубликованы в статье в журнале < em>Cell.
Адаптироваться или умереть. Команда вышла за рамки этого анализа и также провела моделирование активности нейронов в наблюдаемых обстоятельствах. Таким образом, они убедились, что это “фрактальное расщепление” оптимизировало работу мозга.
Эта стратегия позволила бы не только оптимизировать ресурсы, но и обеспечить высокую адаптивность. Возможно, именно поэтому она стала стратегией, присутствующей в мозге, разделенном сотнями миллионов лет эволюции, подобно тому, как мухи отдаляются от людей примерно на миллиард лет.