Wenn Sie etwas erwartet - wie die Mahlzeit, die Sie in einem Restaurant bestellt haben - oder wenn etwas fängt Ihr Interesse , einzigartigen elektrischen Rhythmen durch das Gehirn zu fegen.
Diese Wellen werden Gamma-Oszillationen genannt und sie eine Symphonie der Zellen widerspiegeln - sowohl erregenden und hemmenden - in einer konzertierten Weise zusammen zu spielen . Obwohl ihre Rolle umstritten ist , haben Gammawellenmit übergeordneten Funktion des Gehirns in Verbindung gebracht worden , und Störungen in den Mustern haben, gebunden worden Schizophrenie . Alzheimer-Krankheit , Autismus, Epilepsie und andere Erkrankungen.
Nun , neue Forschungsergebnisse aus dem Salk Institute zeigt, dass wenig bekannte Stützzellen im Gehirn als Astrozyten bekannt sind, können in der Tat wichtige Akteure , die diese Wellen zu steuern.
In einer Studie in den Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften , berichten Salk Forscher eine neue, unerwartete Strategie, durch die Deaktivierung nicht Neuronen aber Astrozyten ablehnen Gamma-Oszillationen . Dabei zeigte das Team , dass Astrozyten und die Gamma-Oszillationen sie mitgestalten , sind entscheidend für einige Formen der Erinnerung.
"Das ist , was könnte eine smoking gun aufgerufen werden ", sagt Co-Autor Terrence Sejnowski , Leiter der Computational Neurobiology Laboratory am Salk Institut für biologische Wissenschaften und Howard Hughes Medical Institute Investigator . " Es gibt Hunderte von Papieren Verknüpfung Gamma-Oszillationen mit Aufmerksamkeit und Gedächtnis , aber sie sind alle Korrelations . Dies ist das erste Mal, dass wir in der Lage, einen kausalen Experiment , wo wir gezielt blockieren Gamma-Oszillationen und zeigen, dass es eine sehr spezifische Auswirkungen hat zu tun auf , wie das Gehirn mit der Welt interagiert. "
Eine Zusammenarbeit zwischen den Labors der Salk Professoren Sejnowski , Inder Verma und Stephen Heinemann gefunden , dass die Aktivität in Form von Kalzium Signalisierung in Astrozyten unmittelbar vor Gamma-Oszillationen im Gehirn von Mäusen. Dies legte nahe, dass Astrozyten , die viele der gleichen chemischen Signale als Neuronen verwenden , könnten diese Schwingungen werden zu beeinflussen.
Um ihre Theorie zu testen , verwendet die Gruppe ein Virus, Tetanus Toxin , um die Freisetzung von Chemikalien selektiv aus Astrozyten freigesetzt , die Fähigkeit der Zellen , um mit benachbarten Zellen kommunizieren wirkungsvoll eliminiert deaktivieren. Neuronen waren unberührt von dem Toxin .
Nach dem Hinzufügen eines chemischen Gammawellen im Gehirn der Tiere ausgelöst werden , fanden die Forscher , dass Gehirngewebe mit behinderten Astrozyten produziert kürzere Gamma- Wellen als in gesunden Zellen , das Gewebe. Und nach Zugabe von drei Genen, die erlauben würde, die Forscher , um selektiv auf und neben dem Tetanustoxin in Astrozyten nach Belieben drehen , stellten sie fest , dass Gamma- Wellen wurden in Mäusen, deren Astrozyten wurden aus den Signalisierungs blockiert gedämpft. Ausschalten des Toxin umgekehrt diesen Effekt.
Die Mäuse mit den geänderten Astrozyten schien vollkommen gesund . Aber nach einigen kognitiven Tests , die Forscher fanden heraus , dass sie in einem großen Bereich fehlgeschlagen: Roman Objekterkennung. Wie erwartet, verbrachte gesunden Maus mehr Zeit mit einem neuen Element in ihrer Umgebung gebracht , als es mit bekannten Positionen haben . Im Gegensatz dazu neue mutierte Maus der Gruppe behandelt alle Objekte gleich .
"Das erwies sich als ein spektakuläres Ergebnis in dem Sinne, dass neuartige Objekterkennung Speicher wurde nicht nur beeinträchtigt , es war verschwunden sein - als ob wir löschen diese eine Form der Erinnerung , so dass andere intakt ", sagt Sejnowski .
Die Ergebnisse waren überraschend , auch weil Astrozyten arbeiten auf Augenblicke - oder längere Zeitskala , während Neuronen signalisiert weit schneller , auf der Millisekunden- Skala . Aufgrund dieser langsameren Geschwindigkeit wurden keine ahnte Astrozyten in der High-Speed- Aktivität des Gehirns notwendig, um schnelle Entscheidungen zu treffen beteiligt.
" Was ich dachte, ziemlich einzigartig war die Idee , dass Astrozyten , die traditionell als nur Bewahrer und Förderer von Neuronen und anderen Zellen , auch bei der Verarbeitung von Informationen und in anderen kognitiven Verhaltens beteiligt ", sagt Verma , Professor im Labor für Genetik und American Cancer Society Professor .
Es ist nicht , dass Astrozyten sind schnell - sie sind immer noch langsamer als Neuronen. Aber die neue Hinweise darauf, dass Astrozyten aktiv liefern das richtige Umfeld für Gammawellenauftreten , was wiederum das Gehirn eher lernen, und ändern Sie die Stärke der neuronalen Verbindungen .
Sejnowski sagt, dass der Verhaltens Ergebnis ist nur die Spitze des Eisbergs. " Das Erkennungssystem ist enorm wichtig ", sagt er und fügt hinzu , dass sie erkennen, andere Menschen, Orte , Daten und Dinge, die in der Vergangenheit passiert ist . Mit dieser neuen Entdeckung , können die Wissenschaftler damit beginnen, die Rolle der Gammawellenin Anerkennung Speicher besser zu verstehen, fügt er hinzu.