2023 מְחַבֵּר: Bailey Leapman | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-20 22:47
רחובות, ישראל - 12 בינואר 2000 - למרות יותר ממאה שנים של מחקר על נוירונים מעכבים, מעט מאוד ידוע כיצד אוכלוסיה קטנה זו (10-20% מהנוירונים במוח) מפעילה את השפעתה השולטת על המוח. מכריע להתפתחות מוחית תקינה, למידה וזיכרון, אין זה מפתיע כי נוירונים מעכבים מעורבים ברוב ההפרעות הנוירולוגיות. מחקר שנערך לאחרונה במכון ויצמן למדע, שפורסם בגיליון ינואר 2000 של Science, חושף עקרונות מרכזיים העומדים בבסיס התכנון והתפקוד של מערכת מעכבת זו.
על ידי הדחקה של רמת הפעילות בנוירונים שכנים, נוירונים מעכבים (I-נוירונים) מונעים מהמוח לצאת במהירות משליטה למצבי התרגשות יתר או לאפילפסיה מלאה. אחת הבעיות שיש לילדים עם אוטיזם והפרעות קשב והיפראקטיביות (ADHD) היא תקלה בתפקוד ה-I-נוירון: המערכת המעכבת שלהם אינה מדכאת ביעילות מידע לא רצוי, מה שמפריע ליכולתם לבצע בחירות. תפקוד לקוי של I-נוירון מעורב בהפרעות זיכרון (כגון מחלת אלצהיימר), טראומה עצבית והתמכרויות. זה גם משחק תפקיד במגוון רחב של הפרעות פסיכיאטריות, כגון דיכאון, הפרעות אובססיביות כפייתיות וסכיזופרניה.
בעבר, חוקרים חשבו בעצם ש-I-נוירונים פשוט ריססו נוירוטרנסמיטר מעכב בשם GABA על שכניהם. אבל זה לא הסביר איך הם עכבו את הנוירונים הנכונים בדיוק בזמן הנכון ובמידה הנכונה. המחקר החדש שנערך במעבדתו של פרופ.הנרי מרקרם מהמחלקה הנוירוביולוגיה של מכון ויצמן מראה כיצד הם משיגים זאת.
שליטה בקהל הנוירונים
צוות המחקר מצא סוגים חדשים של נוירונים I, שחשף שאוכלוסיה זעירה זו מגוונת פי כמה ממה שחשבו בעבר. יתרה מכך, באמצעות שיטות חדשות שפיתחו, החוקרים הצליחו לתעד ישירות כיצד נוירונים מעכבים בודדים שולטים בשכניהם. הם גילו ש-I-נוירונים בונים סינפסות מורכבות (חיבורים) על נוירוני המטרה שלהם. הסינפסות מסננות באופן סלקטיבי הודעות מעכבות, מה שמאפשר ל-I-נוירונים לכבות את הפעילות בשכנים לפי הצורך. סינפסות אלו פועלות כשערי סינון "אם-אז" המאפשרים החלפה מהירה המאפשרים הפעלת עיכוב רק באלפית השנייה המדויקת ובדרגה הנכונה.
כל I-נוירון מקים שערים מורכבים אם-אז אל אלפי נוירונים שכנים ולכן הוא "אחראי" על השליטה בפעילותם.השערים מאפשרים ל-I-נוירונים להעביר במהירות את המיקוד שלהם לכל נוירון אחד שהם מחוברים אליו. עיקרון העיצוב הגאוני הזה הוא המאפשר לקבוצה הקטנה של נוירוני ה-I להפעיל אפקט מתוחכם כל כך, בו זמנית "לתת תשומת לב אישית" לפעילות של כל אחד מהנוירונים שאליהם הם מחוברים.
בשולחן המשא ומתן
החוקרים הראו ש"דיון" בין נוירוני I לנוירוני מטרה מעורב בהחלטה איזה סוג של שער אם-אז יש להגדיר כדי לסנן את המסר המעכב. תהליך קבלת החלטות זה יכול לאפשר לכל נוירון במוח להיות מעוכב בצורה פוטנציאלית ייחודית. המכונה "עקרון האינטראקציה", תהליך זה מייצר מגוון מקסימלי של שערים אם-אז, ומאפשר שליטה מורכבת ועדינה יותר על מספר גדול של נוירונים.
כלי פוטנציאלי למיפוי מוח
החוקרים המשיכו לחשוף יכולת יוצאת דופן של נוירוני I: הם יכולים לחוש נוירונים שחולקים את אותם פונקציות במוח. I-נוירונים "בוחרים" קבוצות של נוירוני מטרה כדי לבנות את אותו סוג של שערים אם-אז, אולי מה שיאפשר ל-I-נוירונים לשלוט בקבוצות של נוירונים באופן קולקטיבי.
זה גם אומר ש-I-נוירונים יכולים "להריח החוצה" נוירונים במוח המשתפים פעולה בתפקודים האלמנטריים ביותר, גם אם הם נראים שונים כמעט בכל דרך אחרת (כלומר, הם יכולים לזהות נוירונים שמקורם באותו אופן). "אבות"). "I-נוירונים יכולים להתחקות אחר עצי משפחה של נוירונים. במילים אחרות, הם יכולים לעזור לנו להבין איך נוירונים קשורים זה לזה. זה יכול יום אחד לאפשר לנו למפות את ההיבט התפקודי של המוח לפי הגנאלוגיה של נוירונים - עיקרון מארגן שלא חלמנו שהוא אפשרי", אומר מרקרם. החוקרים מאמינים שהיכולת לזהות קבוצות הקשורות תפקודית במוח, המכונה "עקרון ההומוגניות", נובעת ממולקולות אותות נפוצות המשתחררות על ידי תאי מטרה. נוירונים I עשויים להשתמש במולקולות האות כדי לקבוע איזה סוג של שערים אם-אז לבנות.מחקר עתידי שנועד לזהות את טבען של מולקולות אלו עשוי להניב כלי רב עוצמה למיפוי המבנה התפקודי של המוח.
מכון ויצמן למדע, ברחובות, ישראל, הוא אחד המרכזים הבולטים בעולם למחקר מדעי וללימודי תואר שני. 2,500 המדענים, הסטודנטים, הטכנאים והמהנדסים שלו רודפים אחר מחקר בסיסי בחיפוש אחר ידע ושיפור האנושות. דרכים חדשות להילחם במחלות ורעב, הגנה על הסביבה וניצול מקורות אנרגיה חלופיים נמצאים בראש סדר העדיפויות בויצמן.
