Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Ahli fizik rangkaian memberi penerangan mengenai penyakit Alzheimer, skizofrenia

Anonim

Para penyelidik yang membandingkan otak tikus dan mafia telah menemui bukti tentang struktur otak sejagat evolusi dalam mamalia yang membolehkan perbandingan antara rangkaian korteks antara spesies. Satu kajian baru dari seorang penyelidik di University of Notre Dame boleh memberikan pandangan tentang gangguan otak seperti Alzheimer dan skizofrenia.

iklan


Zoltán Toroczkai, profesor fizik di Notre Dame, adalah pengarang utama dalam kajian itu, "Penempelan Spatial dan Biaya Pendawaian Menstrimkan Layout Fungsi Rangkaian Cortikal Rodents dan Primates, " diterbitkan pada 21 Julai di PLOS Biology . Kerja, yang juga menggambarkan perbezaan antara rangkaian otak, menunjukkan bahawa peraturan bahawa pereputan kononan eksponen menguatkan dengan jarak di otak, yang dipanggil kaedah jarak eksponen (EDR), merupakan ciri utama seni bina mereka. Toroczkai dan rakan-rakan sebelum ini menerbitkan bukti mengenai EDR dalam kajian otak pemangsa. Walau bagaimanapun, kesahan am pemerhatian ini sekarang membolehkan ekstrapolasi kepada otak manusia dan pandangan ke gangguan otak.

Struktur sambungan rangkaian otak sangat penting kerana maklumat di dalam otak dikodkan oleh pola penembakan spatio-temporal kumpulan neuron, berbeza dengan internet, di mana satu mesej (contohnya e-mel) dikodkan ke dalam paket itu sendiri dan sebagai selagi ada jalur penyampaian untuk paket, struktur khusus rangkaian adalah sekunder. Neuron mesti berinteraksi dengan satu sama lain dengan cara yang tertentu, dan bidang otak yang berbeza mewujudkan makna dari pola spasi-temporal ini dalam mekanisme yang masih belum difahami sepenuhnya. Para saintis percaya bahawa otak mengenal pasti corak yang relevan dari maklumat yang masuk, menyimpannya dan menggunakannya untuk membuat ramalan - sebagai contoh, otak akan mengenali wajah biasa jika hanya melihat bahagian imej. Jika pautan, dan terutamanya pautan jarak jauh, terganggu oleh kecederaan atau ketidakseimbangan kimia (dengan itu mengganggu corak atau mekanisme), seseorang mungkin kehilangan keupayaan pengiktirafan ramalan, seperti dalam Alzheimer, atau mungkin membayangkan sesuatu yang tidak hadir, seperti dalam skizofrenia.

Pemerhatian anatomi menunjukkan bahawa peningkatan dalam saiz otak dalam mamalia dengan lebih banyak neuron membawa kepada pengurangan sambungan jangka panjang dalam otak yang lebih besar. Otak tikus, dengan neuron yang lebih sedikit tetapi rangkaian yang lebih saling terhubung, licin, manakala otak pemangsa, seperti otak manusia, dilipat untuk meningkatkan luas permukaan dan mengandungi lebih banyak neuron, tetapi mengandungi lebih jauh sambungan jarak jauh. Walaupun jumlah sebenar neuron berbeza dalam otak yang berbeza, rangkaian penyambungan mereka mempunyai ciri-ciri yang serupa dengan statistik, yang disebut invarian arsitektur. Toroczkai berhasrat untuk meneruskan penyelidikan dengan menyiasat invariants dan litar tertentu di otak dan menghubungkan penemuan mereka dengan maklumat dari eksperimen dan data mengenai penyakit.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh University of Notre Dame . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Szabolcs Horvát, Răzvan Gămănuţ, Mária Ercsey-Ravasz, Loïc Magrou, Bianca Gămănuţ, David C. Van Essen, Andreas Burkhalter, Kenneth Knoblauch, Zoltán Toroczkai, Henry Kennedy. Penapisan Ruang dan Kos Pendawaian Menstrukturkan Layout Fungsi Rangkaian Kortikal Rodents dan Primata . PLOS Biology, 2016; 14 (7): e1002512 DOI: 10.1371 / journal.pbio.1002512