Các nhà khoa học đã xác định được một dạng tin nhắn di động độc đáo xảy ra trong não con người. Nó tiết lộ chúng ta vẫn còn phải tìm hiểu bao nhiêu về hoạt động bí ẩn bên trong của nó.
Điều thú vị là phát hiện này cho thấy bộ não của chúng ta có thể là đơn vị tính toán mạnh hơn chúng ta nghĩ.
Vào năm 2020, các nhà nghiên cứu từ các viện ở Đức và Hy Lạp đã báo cáo một cơ chế trong các tế bào vỏ não ngoại bào tạo ra tín hiệu “độ dốc” mới của riêng nó, một tín hiệu có thể cung cấp cho từng tế bào thần kinh một cách khác để thực hiện các chức năng logic của chúng.
Bằng cách đo hoạt động điện ở các phần mô được loại bỏ trong quá trình phẫu thuật trên bệnh nhân động kinh và phân tích cấu trúc của chúng bằng kính hiển vi huỳnh quang, các nhà thần kinh học phát hiện ra rằng các tế bào riêng lẻ trong vỏ não không chỉ sử dụng các ion natri thông thường để “giải phóng” mà còn cả canxi.
Hỗn hợp các ion tích điện dương này giải phóng các sóng điện áp chưa từng thấy trước đây, được gọi là thế hoạt động đuôi gai qua trung gian canxi, hay dCaAP.
Bộ não – đặc biệt là của con người – thường được so sánh với máy tính. Sự tương tự có những hạn chế, nhưng ở một số cấp độ, chúng thực hiện các nhiệm vụ theo những cách tương tự.
Cả hai đều sử dụng sức mạnh của điện thế để thực hiện các hoạt động khác nhau. Trong máy tính, đây là một dòng điện tử đơn giản đi qua các điểm nối gọi là bóng bán dẫn.
Trong tế bào thần kinh, tín hiệu ở dạng sóng mở và đóng các kênh trao đổi các phân tử tích điện như natri, clorua và kali. Xung của các ion đang chảy này được gọi là xung Thế hoạt động.
Thay vì sử dụng bóng bán dẫn, tế bào thần kinh thực hiện các thông điệp này một cách hóa học ở cuối các nhánh gọi là đuôi gai.
Nhà khoa học thần kinh của Đại học Humboldt cho biết: “Dendrite là nền tảng để hiểu về bộ não vì về cơ bản chúng là yếu tố quyết định sức mạnh tính toán của các nơ-ron đơn lẻ”. Matthew Larcom nói với Walter Beckwith Tại Hiệp hội vì sự tiến bộ của khoa học Hoa Kỳ vào tháng 1 năm 2020.
Dendrites là đèn giao thông của hệ thống thần kinh của chúng ta. Nếu điện thế hoạt động đủ lớn, nó có thể được truyền đến các dây thần kinh khác, dây thần kinh này có thể chặn hoặc truyền thông điệp.
Đây là những cơ sở lý luận của bộ não chúng ta – những gợn sóng điện áp có thể được truyền đạt chung dưới hai dạng: hoặc Và tin nhắn (nếu x Và y được chạy và tin nhắn được chuyển); hoặc hoặc tin nhắn (nếu x hoặc y được chạy và tin nhắn được chuyển đi).
Có thể cho rằng không nơi nào phức tạp hơn điều này ở phần bên ngoài dày đặc, nhăn nheo của hệ thần kinh trung ương con người. Vỏ não. Lớp sâu thứ hai và thứ ba đặc biệt dày, chứa đầy các nhánh thực hiện các chức năng cấp cao hơn mà chúng ta liên kết với cảm giác, suy nghĩ và điều khiển vận động.
Các nhà nghiên cứu đã xem xét kỹ hơn mô của các lớp này và kết nối các tế bào với một thiết bị gọi là khớp thần kinh somatodendritic để gửi điện thế hoạt động lên và xuống từng tế bào thần kinh, ghi lại tín hiệu của nó.
“Có một khoảnh khắc eureka khi chúng tôi lần đầu tiên nhìn thấy tiềm năng hoạt động của đuôi gai.” Larcom anh ấy nói.
Để đảm bảo bất kỳ phát hiện nào không chỉ giới hạn ở những người mắc bệnh động kinh, họ đã kiểm tra kỹ kết quả của mình trên một số lượng nhỏ mẫu lấy từ các khối u não.
Trong khi nhóm đã tiến hành các thí nghiệm tương tự Trên chuộtCác loại tín hiệu họ quan sát được qua tế bào người rất khác nhau.
Quan trọng hơn, khi họ tiêm vào tế bào chất chặn kênh natri gọi là tetrodotoxin, họ có thể tìm thấy tín hiệu. Mọi thứ dịu xuống chỉ bằng cách chặn canxi.
Việc tìm kiếm tiềm năng hoạt động qua trung gian canxi là đủ thú vị. Nhưng việc mô hình hóa cách thức hoạt động của loại tín hiệu mới nhạy cảm này ở vỏ não đã tiết lộ một điều đáng ngạc nhiên.
Ngoài tính logic Và Và hoặcCác chức năng của loại, các tế bào thần kinh riêng lẻ này có thể hoạt động 'Loại trừ' hoặc (XOR) Giao lộchỉ cho phép tín hiệu khi tín hiệu khác được phân loại theo một cách nhất định.
“Theo truyền thống, XOR “Quá trình này được cho là cần có một giải pháp mạng.” Các nhà nghiên cứu đã viết.
Cần phải làm nhiều việc hơn để nghiên cứu cách thức hoạt động của dCaAP trên toàn bộ tế bào thần kinh và trong hệ thống sống. Chưa kể liệu nó có liên quan đến con người hay cơ chế tương tự đã phát triển ở những nơi khác trong thế giới động vật.
Công nghệ cũng dựa vào hệ thống thần kinh của chúng ta để lấy cảm hứng về cách phát triển các thiết bị tốt hơn; Biết rằng các tế bào riêng lẻ của chúng ta có thêm một vài thủ thuật có thể dẫn đến những cách mới để kết nối bóng bán dẫn với mạng.
Làm thế nào công cụ suy luận mới được giới hạn trong một nơron này chuyển thành các chức năng cao hơn là một câu hỏi mà các nhà nghiên cứu trong tương lai phải trả lời.
Nghiên cứu này đã được công bố trên Khoa học.
Phiên bản của bài viết này ban đầu được xuất bản vào tháng 1 năm 2020.