Forscher an der University of California, San Diego School of Medicine haben einen grundlegenden Mechanismus, mit dem das Gehirn behält seine innere Balance gefunden . Der Mechanismus , in den erweiterten Online-Publikation der Zeitschrift Nature beschrieben , beinhaltet die grundlegenden inneren Verdrahtung des Gehirns und die Prozesse, die steuern, ob ein Neuron leitet Informationen an andere Neuronen oder unterdrückt die Übertragung von Informationen .
Insbesondere haben die Forscher gezeigt, dass es ein konstantes Verhältnis zwischen der Gesamtmenge an pro- Brenn Stimulation, die ein Neuron empfängt von Hunderten oder Tausenden von erregenden Neuronen , die in sie zu ernähren, und die Gesamtmenge des Rotlicht Anschlag signalisiert wird, daß es erhält von den ebenso zahlreichen inhibitorischen Neuronen.
Dieses konstante Verhältnis , die so genannte E / I -Verhältnis , war bekannt, dass für die einzelnen Neuronen zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhanden sind. Diese Studie geht einen Schritt weiter und zeigt, dass die E / I-Verhältnis in der Hirnrinde von Mäusen über mehrere Neuronen konstant ist und wahrscheinlich auch der Mensch , da die grundlegende Architektur von Säugetier Gehirn ist hoch über Spezies konserviert .
" Neuronen in unserem Gehirn Laufwerk , indem Sie die Bremse und das Gaspedal gleichzeitig ", sagte Massimo Scanziani , PhD, Professor für Neurowissenschaften , Howard Hughes Medical Institute Investigator und Co-Autor . "Das bedeutet , dass es keinen Anreiz , die Sie anwenden können, die rein erregenden Neuronen oder rein hemmende diejenigen zu aktivieren. "
" Es gibt immer eine Tug-of - Krieg. Es ist komisch , aber sehr clever. Sie ermöglicht es dem Gehirn, um sehr subtile Kontrolle auf unsere Antwort auf Reize ausüben . " Zum Beispiel sagte Scanziani es sowohl runaway neuronale Aktivität (Anregung ) und dauerhafte Ruhe ( Inhibition) wegen Erregung und Hemmung sind immer gekoppelt verhindert.
In Experimenten , die Wissenschaftler zeigten auch , wie das Gehirn eine konstante E / I-Verhältnis in Neuronen : Die Einstellung erfolgt durch die hemmende Neuronen durch die entsprechende Verstärkung oder Abschwächung der hemmenden Synapsen durchgeführt. Eine Synapse ist der Spalt oder Übergang zwischen zwei Neuronen und Synapsenstärkebezieht sich auf den Grad, in dem eine durchgelassene Signal wird in der Verbindungsstelle verstärkt.
"Unsere Studie zeigt , dass die hemmende Neuronen sind die Master- Regulatoren, die Hunderte oder Tausende von Zellen in Verbindung und stellen Sie sicher , dass die hemmende Synapsen an jedem dieser Kontakte ist auf die unterschiedliche Mengen an Anregung , die diese Zellen empfangen abgestimmt ", erklärt Scanziani . Wenn beispielsweise der Pegel des anregenden Stimulations die eine Nervenzelle empfängt verdoppelt wird, wird die hemmende Synapsen über einen Zeitraum von einigen Tagen ebenfalls verdoppeln ihre Stärke.
In Bezug auf die klinische Anwendung , so die Wissenschaftler , dass neurologische Erkrankungen wie Autismus , Epilepsie und Schizophrenie wird angenommen, dass ein Problem zumindest teilweise sein , der die Fähigkeit des Gehirns , um eine optimale E / I -Verhältnis aufrechtzuerhalten .
"Wenn das E / I Gleichgewicht gebrochen ist, es völlig verändert Ihre Wahrnehmung der Welt ", sagte Scanziani . "Sie werden weniger in der Lage , sich anzupassen und entsprechend anzupassen , um den Bereich von Stimulation in einem normalen Tag sein, ohne überfordert oder völlig blind , und E / I Ungleichgewichte am leichtesten in sozialen Interaktionen festgestellt werden , da diese Wechselwirkungen erfordern solche Nuancen und subtile Stell . "
Forscher haben auch vorgeschlagen, daß einige neurodegenerative Krankheiten, wie Parkinson und Huntington-Krankheit , Kann mit einer Verschiebung in der E / I Gleichgewicht gebracht werden.
Minghan Xue , ein Postdoc-Forscher in der Neurobiologie und der Studie führen Autor, sagte: " Jetzt, da wir wissen, wie das E / I Gleichgewicht in einem normalen Gehirn reguliert , können wir beginnen zu verstehen, was falsch in der Krankheitszustand geht . Sie ebnet den Weg für Interventionen , die das Gleichgewicht im Gehirn wieder herzustellen könnten. "