در کسری از یک میلی ثانیه، تریلیون ها واکنش شیمیایی سیگنالهایی را که در میلیاردها نورون مغز ما در حال حرکت هستند، به راه می اندازند. با گذر از زندگی روزمره و جذب دانش جدید، این سلولهای عصبی شروع به اصلاح و تغییر خواص سیگنالینگ خود می کنند.
با این حال، مکانیسم چگونگی ادغام سیگنالها در سلولهای عصبی برای ایجاد چنین انعطاف پذیری، ناشناخته است.
ژنرال اوتسوکی از مرکز Hakubi دانشگاه کیوتو، گزارش کرد که سلولهای Purkinje – سلولهای عصبی اصلی خروجی در مخچه – قادر به تعدیل و فیلتر سیگنالهای دریافتی هستند. این یافته ها بینش جدیدی در مورد مکانیسم های یادگیری مخچه و مغز ایجاد می کند.
مخچه ساختاری است که در پایه مغز قرار دارد و شناخته شده است که در کنترل حرکتی و عملکرد شناختی نقش اساسی دارد. یافته های اخیر حتی نقش آن را در بیماری های روانشناختی نشان داده است. یکی از بارزترین ویژگیهای سلولهای Purkinje شاخه های پیچیده و طولانی آنها به نام دندریت ها است.
تصور می شود که انعطاف پذیری این دندریت های سلول Purkinje، پایه و اساس یادگیری در مخچه است. با این حال، اعتبارسنجی این فرضیه به دلیل چالش اندازه گیری سیگنال ها در یک سلول واحد دشوار بود.
خوشبختانه در یک مطالعه، اوتسوکی در اندازه گیری فعالیت الکتریکی روی دندریت های یک سلول پورکینژ تنها با استفاده از روش patch-clamp موفق بود.
اوتسوکی توضیح می دهد: “برای اندازه گیری نحوه عبور سیگنالهای الکتریکی از طریق غشای سلولی Purkinje، من این روش را بر روی موش ها انجام دادم و فعالیت سیناپسی خودبخودی بین دندریت و جسم سلولی” بدن “را اندازه گیری کردم.
آنچه او دریافته این بود که سیگنال هایی که از دندریت های دور از سوما می آیند، معروف به دندریت های دیستال هستند، ثبت نمی شدند. این نشان می دهد که دندریت ها مکانیسمی دارند که باعث انتقال انرژی الکتریکی می شود و شاخه های فردی می توانند انتخاب کنند که یک ورودی از آن ها عبور کند یا خیر. در حقیقت، همان سیگنال ها وقتی از دندریت های نزدیک تر به سوما می آمدند ثبت می شدند.
پس از تجزیه و تحلیل بیشتر، مشخص شد که این دندریت های دیستال سیگنال های دریافتی خود را از طریق انعطاف پذیری ذاتی مرتبط با تنظیم پایین کانال یونی بنام کانال های SK تنظیم می کنند.
“یکی از دلایل جدید بودن این یافته ها این است که آزمایش های مشابه از اندازه گیری یون های سزیم در مایع درون سلول استفاده می کنند، بنابراین خود پدیده ها به هیچ وجه قابل مشاهده نیستند.” “نتایج یک مکانیزم جدید یادگیری را در سطح دندریتیک نشان می دهد.”
وی امیدوار است که این نتایج را بیشتر بررسی کند و مشخص کند که آیا می توان یافته های مشابهی با حیوانات غیر از جوندگان، مانند ماهی ها و خزندگان یا پستانداران بالاتر، کسب کرد.
اوتسوکی نتیجه می گیرد، “بررسی این فرایندهای اساسی باید به ما در درک مکانیسم هوش (intelligence) کمک کند.”
برای اطلاعات بیشتر به موسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
منبع:
“Modification of synaptic-input clustering by intrinsic excitability plasticity on cerebellar Purkinje cell dendrites”. Gen Ohtsuki.
Journal of Neuroscience
درباره نویسنده
دکتر علی محمد کمالی فارغ التحصیل دکترای تخصصی علوم اعصاب از دانشگاه علوم پزشکی شیراز، بیش از 15 سال است که در زمینه پژوهش، تدریس و فعالیت های اجرایی در حوزه علوم اعصاب فعالیت و تجربه دارد. وی همچنین در ارتقا عملکرد های شناختی با استفاده از نوروتکنولوژی و مطالعات خواب تخصص ویژه ای دارد. او یکی از بنیانگذاران انستیتو سلامت مغز دانا است، (گروهی که سلامت مغز را اولویت جامعه می داند).