Un semnal unic a fost detectat în creierul uman

Oamenii de știință au identificat o formă unică de mesagerie celulară în creierul uman, dezvăluind cât de multe mai avem de învățat despre misterioasa sa funcționare interioară.

În mod interesant, descoperirea sugerează că, de fapt, creierul nostru ar putea fi o unitate de calcul chiar mai puternică decât am crezut.

• De ce ne curge nasul de la mâncarea picantă?
• Sunt alimentele fermentate bune pentru intestine sau doar delicioase?

În 2020, cercetătorii de la institute din Germania și Grecia au raportat un mecanism în celulele corticale exterioare ale creierului care produce singur un semnal „gradat” nou, care ar putea oferi neuronilor individuali o altă modalitate de a-și îndeplini funcțiile logice.

Creierul uman, chiar mai puternic decât am crezut

Măsurând activitatea electrică în secțiuni de țesut prelevate în timpul intervențiilor chirurgicale asupra pacienților epileptici și analizând structura acestora cu ajutorul microscopiei fluorescente, neurologii au descoperit că celulele individuale din cortex utilizează nu doar ionii obișnuiți de sodiu, ci și calciul.

Această combinație de ioni încărcați pozitiv a declanșat valuri de tensiune care nu au mai fost observate până acum, denumite potențiale de acțiune dendritice mediate de calciu sau dCaAPs.

O formă unică de mesagerie celulară are loc în creierul uman

Creierii – în special cei umani – sunt adesea comparați cu niște computere. Analogia are limitări, însă din anumite privințe vorbim aici despre sarcini rezolvate în moduri similare.

Ambele utilizează puterea unei tensiuni electrice pentru a efectua diverse operațiuni. În cazul calculatoarelor, semnalul ia forma unui flux destul de simplu de electroni prin intersecții numite tranzistori.

În neuroni, semnalul se prezintă sub forma unui val de canale care se deschid și se închid și care schimbă particule încărcate, cum ar fi sodiul, clorura și potasiul. Acest impuls de ioni care circulă se numește potențial de acțiune. În loc de tranzistori, neuronii gestionează chimic aceste mesaje la capătul unor ramuri numite dendrite.

Dendritele sunt semafoarele sistemului nostru nervos. Dacă un potențial de acțiune este suficient de semnificativ, acesta poate fi transmis altor nervi, care pot bloca sau transmite mesajul. Se poate spune că nicăieri acest lucru nu este mai complex decât în secțiunea exterioară densă și încrețită a sistemului nervos central uman; cortexul cerebral.

Cele mai adânci straturi, al doilea și al treilea, sunt deosebit de groase, fiind pline de ramuri care îndeplinesc funcții de ordin înalt pe care le asociem cu senzațiile, gândirea și controlul motor, scrie ScienceAlert.

Creierul este adesea comparat cu un computer

Cercetătorii au analizat îndeaproape țesuturile din aceste straturi, conectând celulele la un dispozitiv numit clemă de plasture somatodendritică pentru a trimite potențiale active în sus și în jos pe fiecare neuron, înregistrând semnalele acestora.

Pentru a se asigura că orice descoperire nu este specifică persoanelor cu epilepsie, cercetătorii și-au verificat de două ori rezultatele pe o mână de probe prelevate din tumori cerebrale. Deși echipa a efectuat experimente similare pe șobolani, tipurile de semnale pe care le-au observat bâzâind prin celulele umane erau foarte diferite.

Mai important, atunci când au dozat celulele cu un blocant al canalelor de sodiu numit tetrodotoxină, au găsit în continuare un semnal. Numai prin blocarea calciului totul s-a liniștit. Găsirea unui potențial de acțiune mediat de calciu este destul de interesantă. Dar modul în care acest nou tip sensibil de semnal funcționează în cortex a dezvăluit o surpriză.

În plus față de funcțiile logice, acești neuroni individuali ar putea acționa ca intersecții, care permit un semnal numai atunci când un alt semnal este clasificat într-un anumit mod. Trebuie să se facă mai multe cercetări pentru a vedea cum se comportă dCaAP-urile în neuroni întregi și într-un sistem viu. Ca să nu mai spunem dacă este vorba de un fenomen uman sau dacă mecanisme similare au evoluat în alte părți ale regnului animal.

Această cercetare a fost publicată în Science.

Vă recomandăm să mai citiți și:

„Celulele timpului” din creier ar putea fi mai cruciale decât am crezut vreodată

Cele mai timpurii semne ale autismului, descoperite în cadrul unui experiment cu mini-creieri

Stimularea creierului cu electricitate ar putea vindeca durerea unei despărțiri

Oamenii de știință au introdus „o fereastră” în craniul unui bărbat pentru a-i citi creierul cu ultrasunete