大脑’s neural thermostat

当我们学习和发展时,我们的神经元变化。当我们的大脑处理新信息时,它们使新的途径和连接进行了新的途径和连接。为了做到这一点,个体神经元使用内部仪表来保持微妙的平衡,使我们的大脑无法变得过于兴奋。

科学家长长于于一个更大的内部系统监控这些单独的仪表,如神经恒温器,调节整个大脑的平均烧制率。没有这种恒温器,他们推理,我们的柔性神经元会击中控制,制作不良连接或根本没有。故障神经恒温器的结果可能是癫痫发作,强迫性或自闭症。

这种类似的神经元烧制控制从未在活性复杂的动物中观察到 - 直到现在。

Brandeis大学科学家在体内观察到Neocortical神经元,控制诸如视力,语言和空间推理等更高功能的细胞,即使在长期的感官剥夺期间,也具有设定的平均射击率并返回到该设定点。此外,通过这种神经恒温器的平均烧制率非常好,即该速率不会在睡眠期间和醒来之间发生变化。

由Gina Turrigiano教授与Don Katz和Stephen Van Hooser的实验室合作的研究是10月16日期刊的封面故事 神经元.

当大脑做大部分布线时,哺乳动物种类的早期发展时间有一段时间,主要受动物的升高的环境影响。本研究表明,在此期间,神经元不断“self-tuning”撰稿人博士宾夕法尼亚州的博士河博士’s first author.

“如果在患儿童早期发展的危急期间受到干扰,则功能性神经元可以自我调节并返回其设定点平均点火率,” Hengen says.

在这项研究中,Turrigiano’S团队学习幼鼠一只眼睛暂时失去视力。在前48小时内,神经元烧制率显着地从缺乏外部刺激下降。但在接下来的48小时内,那些神经元反弹回到他们的设定点率 - 就像一个冷的房子加热。

很快,在两个半球的新皮肤射击率都是相同的,一个具有视觉数据和一个没有。 Turrigiano.’S团队研究了动物清醒和睡着了 - 发现虽然神经烧制的模式改变,射击率保持完全相同。

即使他们因响应学习,开发和环境因素而改变,这种稳态机制也使神经元保持在偶数龙骨上。

“稳态规则可以控制睡眠周期和清醒的平均活动,” Hengen said. “大脑中的其他规则必须在这种紧密调节的锁定系统的平均射击率的情况下发挥作用。”

展示的神经火速设定点开辟了一种全新的思考神经障碍,如癫痫,其中大脑过于兴奋,而且自闭症,其中大脑不够兴奋。

“如果我们能够弄清楚这些设定点如何建造,我们可能能够调整它们并使患有此类疾病的人的大脑恢复平衡,” Turrigiano says.



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