Исследователи идентифицируют уникальный нейрон, который определяется как компас

Сейчас 5 часов вечера. когда вы покидаете парковку на работе, но понимаете, что понятия не имеете, куда идти домой. Вы знаете, где вы находитесь и на какой улице находится ваш дом – просто вы не можете вспомнить, как туда добраться.

Это то, что происходит с пациентами с повреждением части их мозг называется ретросплениальной корой, ключевой областью, вовлеченной во внутренний компас органа. Несмотря на свою важность для навигации, нейроны и схемы, которые он использует, чтобы помочь людям из офиса в дом оставаться недостаточно изученными.

Записывая сигналы от отдельные нейроны в мозг мышиИсследователи из Мичиганского университета определили отчетливый возбуждающий нейрон в ретросплениальной коре. Свойства этого нейрона идеально подходят для кодирования связанной с направлением информации в течение длительного времени, например, компаса.

«Обычные нейроны в коре хороши для кодирования информации о направлении только тогда, когда вы двигаете головой, но что происходит, когда ваша голова неподвижна? Вам все равно нужно знать, в каком направлении вы находитесь, чтобы использовать эту информацию для планирования своего маршрута. “, сказал Омар Ахмед, доцент кафедры психологии, неврологии и биомедицинская инженерияи ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Сотовые отчеты,

«В идеале вам нужен другой тип нейрона – нейрон, который может непрерывно кодировать вашу ориентацию в течение длительного времени, даже когда ваша голова не движется».

Типичные возбуждающие нейроны довольно быстро замедляют свое срабатывание. Напротив, недавно идентифицированные нейроны могут продолжать запускать свои сигналы в высокие показатели в течение длительных периодов времени – они постоянны и быстры.

Второе различие заключается в их способности реагировать на входные данные – эти уникальные нейроны, называемые нейронами с низкой реобазой, являются гиперэквивалентными, а это означает, что им нужно мало входных данных для активации.

«Более простое название этого маленького, но цепкого маленького нейрона, как подсказал мой одноклассник, было бы« Маленький нейрон, который мог бы »», – сказала Эллен Бреннан, аспирант, которая определила эти уникальные нейроны. «Это идеальное имя, потому что оно подчеркивает настойчивость, которая делает их оптимально подходящими для кодирования продолженного направления. Для сравнения, другие типичные возбуждающие нейроны здесь медленные и упрямые».

«Таким образом, вопрос состоял в том, могут ли эти нейроны с низкой реобазой обрабатывать информацию о направлении лучше, чем типичные возбуждающие нейроны?» сказал Shyam Sudhakar, постдокторант в лаборатории Ахмеда, который создал компьютерные модели этих нейронов, чтобы показать, что ответ «да».

«Для моего мозга важно знать, когда я меняю направление, но не хорошо, если все, что обнаруживает мой мозг, это изменение», – сказал Бреннан. «Компас всегда должен знать, какой путь лежит на север. Он не был бы полезен без этого постоянного чувства направления. Именно это могут обеспечить нейроны с низкой реобазой».

В настоящее время лаборатория Ахмеда сосредоточена на понимании того, как эти уникальные нейроны изменяются на модельных мышах Альцгеймера.

« ретросплениальная кора Критически важно для пространственной ориентации, но это одна из самых ранних областей мозга, которая проявляет дисфункциональную активность у пациентов с болезнью Альцгеймера, – сказал Ахмед. – Вероятно, поэтому подавляющее большинство пациентов с болезнью Альцгеймера страдают от пространственной дезориентации и легко теряются, потому что их ретросплениальные клетки не работают как надо.

«Понимая, как ретросплениальные клетки кодируют компасоподобную информацию в здоровом мозге по сравнению с мозгом Альцгеймера, мы надеемся начать работу над новыми методами лечения».