Παράκαμψη προς το κυρίως περιεχόμενο
Νέα ανακάλυψη ερευνητών του ΙΤΕ για τη λειτουργία εγκεφαλικών κυττάρων

Νέα ανακάλυψη ερευνητών του ΙΤΕ για τη λειτουργία εγκεφαλικών κυττάρων

  • A-
  • A+

Φως στη λειτουργία των εγκεφαλικών κυττάρων, ρίχνουν ερευνητές του ΙΤΕ, θέτοντας υπό αμφισβήτηση την υπάρχουσα θεωρία μέσα από μία νέα που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications, με τίτλο: «Αμφισβητώντας το δόγμα του σημειακού νευρώνα: Οι ενδονευρώνες ταχείας πυροδότησης ως μη γραμμικά νευρωνικά δίκτυα».

Το αποτέλεσμα της έρευνας «φωτίζει» τον τρόπο λειτουργίας των ενδονευρώνων ταχείας πυροδότησης, ενός τύπου ανασταλτικών νευρώνων στον εγκέφαλό μας και αποκαλύπτει τον τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα αυτά ενσωματώνουν τα ερεθίσματα που δέχονται με τη χρήση πολύπλοκων, μη γραμμικών υπολογισμών στους δενδρίτες τους, αποτέλεσμα που προσβάλλει την υπάρχουσα θεωρία που θέλει τους ενδονευρώνες να έχουν απλούς, γραμμικούς δενδρίτες.

Η έρευνα αυτή παρουσιάζει μία νέα θεώρηση για τον τρόπο λειτουργίας των ενδονευρώνων και επεκτείνεται σε δύο περιοχές σχετικές με τη μνήμη: Τον ιππόκαμπο και τον προμετωπιαίο φλοιό. Παρέχει, επίσης μία ακριβέστερη μαθηματική περιγραφή του τρόπου με τον οποίο οι νευρώνες αυτοί κωδικοποιούν τις εισερχόμενες πληροφορίες, γεγονός που μπορεί να έχει μελλοντικά σημαντικές επιρροές σε πεδία πέρα από τη Νευροεπιστήμη, όπως αυτά της μηχανικής μάθησης και της τεχνητής νοημοσύνης. Περαιτέρω, πειραματικές δοκιμασίες αναμένεται να ενισχύσουν την κατανόησή μας για το πώς τα κύτταρα αυτά συμβάλλουν στη μάθηση και τη μνήμη.

Όπως εξηγούν οι ερευνητές του ΙΤΕ, η υποψήφια διδάκτορας Αλεξάνδρα Τζιλιβάκη και ο μεταδιδακτορικός συνεργάτης Δρ. Γιώργος Καστελάκης, που πραγματοποίησαν την έρευνα υπό την επίβλεψη της Δρ. Παναγιώτας Ποϊράζη, διευθύντριας Ερευνών IMBBΙΤΕ, για δεκαετίες, οι ερευνητές υπέθεταν ότι οι ενδονευρώνες απλά άθροιζαν τα εισερχόμενα ερεθίσματα που δέχονταν και, εφόσον το αποτέλεσμα ήταν αρκετά ισχυρό, πυροδοτούνταν μεταφέροντας έτσι το μήνυμα στα επόμενα κύτταρα.

Η θεώρηση αυτή οδήγησε στο δόγμα του «σημειακού νευρώνα», δηλαδή, εκείνου που απλώς αθροίζει τα ερεθίσματα που λαμβάνει χωρίς να τα επηρεάζει – ως εκ τούτου αναπαρίστανται «σημειακά», δηλαδή, σαν ένα απλό σημείο. Πρόσφατα πειραματικά ευρήματα, ωστόσο, αναφέρουν μη γραμμικά δενδριτικά γεγονότα σε πολλούς τύπους ενδονευρώνων, υποδηλώνοντας ότι τα κύτταρα αυτά πιθανά να είναι κάτι παραπάνω από σημειακά.

Οι ενδονευρώνες είναι η κύρια κατηγορία ανασταλτικών κυττάρων στον εγκέφαλο των θηλαστικών (ανασταλτικοί νευρώνες είναι τα φρένα του εγκεφάλου: καταστέλλουν τη νευρική δραστηριότητα των κυττάρων με τα οποία συνδέονται). Οι ενδονευρώνες διακρίνονται για την εξαιρετική ποικιλομορφία τους, τόσο στη δομή όσο και στη μοριακή και πρωτεϊνική τους σύνθεση. Παρά τη χαρακτηριστική τους πολυπλοκότητα και ανομοιογένεια, τα κύτταρα αυτά θεωρούνταν μέχρι σήμερα ως απλοί ελεγκτές της διεγερσιμότητας των νευρικών κυκλωμάτων, με στόχο την ομαλή λειτουργία του εγκεφάλου.

Πράγματι, η διακοπή της σωστής λειτουργίας τους έχει συσχετιστεί με διάφορες νευροεκφυλιστικές διαταραχές όπως η νόσος του Alzheimer, η νόσος του Parkinson, η επιληψία κ.λπ. Οι ερευνητές του ΙΤΕ ανέπτυξαν ένα σύνολο υπολογιστικών μοντέλων που καλύπτουν δύο περιοχές του εγκεφάλου, τον ιππόκαμπο και τον προμετωπιαίο φλοιό. Οι περιοχές αυτές εμπλέκονται σε διαδικασίες μνήμης και μάθησης και εμφανίζουν αλλοιώσεις σε πληθώρα ασθενειών που προσβάλουν την μνήμη.

Τα μοντέλα χρησιμοποιήθηκαν για να μελετήσουν οι ερευνητές το πώς οι δενδρίτες επεξεργάζονται τα ερεθίσματα που δέχονται και τον τρόπο με τον οποίο η επεξεργασία αυτή θα μπορούσε να ενισχύσει τη συμβολή των κυττάρων αυτών σε διαδικασίες μνήμης και μάθησης. Τα υπολογιστικά μοντέλα που αναπτύχθηκαν περιλάμβαναν:

  1. Λεπτομερείς αναπαραστάσεις των βιολογικών νευρώνων
  2. Απλοποιημένες μαθηματικές εκδοχές αυτών βασιζόμενες σε τεχνητά νευρωνικά δίκτυα και
  3. Μοντέλα δικτύων από νευρώνες που έχουν την ικανότητα να δημιουργούν νέες μνήμες.

Το πρώτο ενδιαφέρον εύρημα ήταν ότι σε όλα τα μοντέλα που δοκιμάστηκαν, και στις δύο περιοχές του εγκεφάλου, οι ενδονευρώνες ταχείας πυροδότησης είχαν δύο είδη μη γραμμικών δενδριτών. Εκείνους που μπορούσαν να ενισχύσουν τα εισερχόμενα ερεθίσματα (υπερ-γραμμικοί) και αυτούς που μπορούσαν να τα καταστείλουν (υπο-γραμμικοί). Η παρουσία αυτών των μη-γραμμικών δενδριτικών ιδιοτήτων επέτρεψε σε μεμονωμένους ενδονευρώνες να παράγουν ένα ευρύ φάσμα αποκρίσεων που δεν θα μπορούσαν να παραχθούν από ένα απλό σημειακό νευρώνα.

Οι ερευνητές μάλιστα ανέπτυξαν ένα νέο θεωρητικό μοντέλο ικανό να εξηγήσει το φάσμα αποκρίσεων που παράγουν αυτά τα κύτταρα.

Σύμφωνα με τη νέα θεωρία, οι συγκεκριμένοι ενδονευρώνες λειτουργούν ως 2-επιπέδων νευρωνικά δίκτυα με κόμβους αντίστοιχους των δενδριτικών ιδιοτήτων τους. Το αναπάντεχο αυτό εύρημα, όπως τονίζεται από τους ερευνητές του ΙΤΕ, θέτει υπό αμφισβήτηση τη μέχρι προσφάτως αποδεκτή θεωρία ότι οι ενδονευρώνες ταχείας πυροδότησης λειτουργούν ως απλά σημειακά κύτταρα, χωρίς δενδριτική επεξεργασία των ερεθισμάτων τους.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα υπολογιστικό νευρικό μικροκύκλωμα, που χρησιμοποιήθηκε για να δημιουργήσει απλές μνήμες, και μελέτησαν τον τρόπο με τον οποίο οι ενδονευρώνες συμβάλλουν στη δημιουργία τους. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι μη γραμμικοί δενδρίτες των ενδονευρώνων ταχείας πυροδότησης μπορούν να ενισχύσουν σημαντικά τη δημιουργία και παγίωση μνημών.

ΕΠΙΣΤΗΜΗ
Συνεργασία ΙΤΕ - Πολυτεχνείου Κρήτης κατά της διάβρωσης
Έρευνα σχετικά με την εκτίμηση του ποσοστού εδαφικής διάβρωσης στην Κρήτη, θα διεξάγουν τα δύο κορυφαία ιδρύματα του νησιού. Με τη χρήση τεχνολογιών Δορυφορικής Τηλεπισκόπησης και Γεωγραφικών Συστημάτων...
Συνεργασία ΙΤΕ - Πολυτεχνείου Κρήτης κατά της διάβρωσης
ΕΠΙΣΤΗΜΗ
ΙΤΕ: Σημαντική ανακάλυψη για τις κβαντικές τεχνολογίες
Επιστήμονες στο Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του ΙΤΕ, δημιούργησαν κυκλικό επιταχυντή ουδέτερων ατόμων, ο οποίος είναι σε θέση να επιταχύνει συμπυκνώματα Bose-Einstein σε ταχύτητες μεγαλύτερες από...
ΙΤΕ: Σημαντική ανακάλυψη για τις κβαντικές τεχνολογίες
ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΑ ΝΕΑ
Έρευνα του ΙΤΕ ρίχνει φως στη λειτουργία των ενδονευρώνων ταχείας πυροδότησης
Η ανακάλυψη των ερευνητών του ΙΤΕ φέρνει στο φως τον τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα αυτά ενσωματώνουν τα ερεθίσματα που δέχονται με τη χρήση πολύπλοκων, μη γραμμικών υπολογισμών στους δενδρίτες τους, αποτέλεσμα...
Έρευνα του ΙΤΕ ρίχνει φως στη λειτουργία των ενδονευρώνων ταχείας πυροδότησης
ΚΟΙΝΩΝΙΑ
ΙΤΕ: Ανάδειξη ορεινών και θαλάσσιων πολιτιστικών τοπίων της Κρήτης
Το έργο πρόκειται να εφαρμόσει δράσεις που θα συνεισφέρουν καθοριστικά στην τουριστική ανάπτυξη του τόπου και θα περιλαμβάνουν τη συλλογή πρωτότυπου αρχαιολογικού και ιστορικού υλικού.
ΙΤΕ: Ανάδειξη ορεινών και θαλάσσιων πολιτιστικών τοπίων της Κρήτης
ΕΠΙΣΤΗΜΗ
Σημαντική ανακάλυψη από το ΙΤΕ για το Αλτσχάιμερ
Σε μία σημαντική ανακάλυψη, όσον αφορά το Αλτσχάιμερ, προχώρησε η ερευνητική ομάδα του ΙΤΕ, σύμφωνα με την οποία έδειξαν ότι η διαδικασία της μιτοφαγίας υπολειτουργεί στους ασθενείς με Αλτσχάιμερ και ότι η...
Σημαντική ανακάλυψη από το ΙΤΕ για το Αλτσχάιμερ
ΕΠΙΣΤΗΜΗ
Σε τροχιά υλοποίησης το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του ΙΤΕ
Ψηφίστηκε από τη Βουλή, ως τροπολογία, η ίδρυση Ινστιτούτου Διαστημικής και Επίγειας Αστροφυσικής, στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας Έρευνας Κρήτης. Ήδη έχει υποβληθεί μελέτη οικονομοτεχνική, σκοπιμότητας και...
Σε τροχιά υλοποίησης το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του ΙΤΕ

Η efsyn.gr θεωρεί αυτονόητο ότι οι αναγνώστες της έχουν το δικαίωμα του σχολιασμού, της κριτικής και της ελεύθερης έκφρασης και επιδιώκει την αμφίδρομη επικοινωνία μαζί τους.

Διευκρινίζουμε όμως ότι δεν θέλουμε ο χώρος σχολιασμού της ιστοσελίδας να μετατραπεί σε μια αρένα απαξίωσης και κανιβαλισμού προσώπων και θεσμών. Για τον λόγο αυτόν δεν δημοσιεύουμε σχόλια ρατσιστικού, υβριστικού, προσβλητικού ή σεξιστικού περιεχομένου. Επίσης, και σύμφωνα με τις αρχές της Εφημερίδας των Συντακτών, διατηρούμε ανοιχτό το μέτωπο απέναντι στον φασισμό και τις ποικίλες εκφράσεις του. Έτσι, επιφυλασσόμαστε του δικαιώματός μας να μην δημοσιεύουμε ανάλογα σχόλια.

Σε όσες περιπτώσεις κρίνουμε αναγκαίο, απαντάμε στα σχόλιά σας, επιδιώκοντας έναν ειλικρινή και καλόπιστο διάλογο.

Η efsyn.gr δεν δημοσιεύει σχόλια γραμμένα σε Greeklish.

Τέλος, τα ενυπόγραφα άρθρα εκφράζουν το συντάκτη τους και δε συμπίπτουν κατ' ανάγκην με την άποψη της εφημερίδας