Oblasti mozku se mohou znovu propojit
Vědci z Tübingenu poprvé prokázali, že široce rozmístěné nervové sítě v mozku lze podle potřeby zásadně reorganizovat.
Vědcům z Institutu Maxe Plancka pro biologickou kybernetiku v Tübingenu se experimentální stimulací nervových buněk v hipokampu podařilo poprvé prokázat, že činnost velkých oblastí mozku lze dlouhodobě měnit. Kombinací funkčního zobrazování magnetickou rezonancí s mikrostimulací a elektrofyziologií se jim podařilo sledovat, jak velké populace nervových buněk v předních mozcích krys jsou znovu propojeny. Tato oblast mozku je aktivní, když si něco pamatujeme nebo se orientujeme. Získané poznatky jsou prvním experimentálním důkazem, že velké části mozku se mění, když probíhají procesy učení. (Aktuální biologie, 10. března 2009)
Schopnost synapsí, nervových buněk nebo celých oblastí mozku měnit se v závislosti na jejich použití, vědci nazývají neuronální plasticita. Je to základní mechanismus pro procesy učení a paměti. Již Hebbovo pravidlo učení (1949) vysvětluje tento jev u neuronových sítí se sdílenými synapsemi: Jestliže nervová buňka A trvale a opakovaně excituje nervovou buňku B, dochází podle postulátu psychologa Donalda Oldinga Hebba k takové změně synapse. že přenos signálu bude efektivnější . To zvyšuje membránový potenciál v neuronu příjemce. Tento proces učení, který může trvat několik minut až celý život, byl intenzivně zkoumán v hippocampu.
Od té doby velké množství studií prokázalo, že hipokampus je důležitý pro paměť a prostorovou orientaci u zvířat i lidí. Stejně jako mozková kůra se i hipokampus skládá z milionů nervových buněk, které jsou vzájemně propojeny prostřednictvím synapsí. Nervové buňky spolu komunikují pomocí takzvaných "akčních potenciálů": elektrických impulsů, které jsou přenášeny z vysílače do přijímací buňky. Pokud se tyto akční potenciály vyskytují častěji nebo rychleji nebo lépe koordinovaně, může to posílit přenos signálu mezi buňkami, tzv. dlouhodobou potenciaci (LTP).
come: Přenos signálu je pak trvale zesílen. Mechanismus tohoto posilování je považován za základ učení.
Přestože účinky dlouhodobé potenciace v hipokampu jsou známy již dlouhou dobu, dosud nebylo jasné, jak mohou synaptické změny v této struktuře ovlivnit aktivitu celých neuronových sítí, např. kortikálních sítí, mimo hipokampus. Vědci spolupracující s Nikosem Logothetisem, ředitelem Institutu Maxe Plancka pro biologickou kybernetiku, to nyní poprvé systematicky zkoumali. Zvláštností jejich vyšetřování je kombinace různých metod: Zatímco magnetická rezonanční tomograf poskytuje obrazy průtoku krve v mozku a je tedy nepřímým měřítkem aktivity velkých nervových sítí, elektrody v mozku přímo měří akční potenciály. a tím i sílu nervového vedení. Bylo zjištěno, že takto vytvořená amplifikace přenosu stimulu byla zachována i po experimentální stimulaci. "Podařilo se nám prokázat dlouhodobou reorganizaci v nervových sítích kvůli změnám v aktivitě na synapsích," řekl Dr. Santiago Canals. Změny se projevily v lepší komunikaci mezi hemisférami a v posílení spojení v limbickém systému a v mozkové kůře. Zatímco mozková kůra je zodpovědná mimo jiné za smyslové vjemy a pohyby, limbický systém zpracovává emoce a je společně zodpovědný za rozvoj pudového chování.
původní publikace
Santiago Canals, Michael Beyerlein, Hellmut Merkle & Nikos K. Logothetis: Funkční důkaz MRI pro reorganizaci neuronové sítě indukovanou LTP. Aktuální biologie (2009), doi: 10.1016 / j.cub.2009.01.037
Zdroj: Tübingen [mpg]
