Wie wir lernen und sich entwickeln , verändern unsere Neuronen. Sie machen neue Wege und Verbindungen wie unser Gehirn verarbeitet neue Informationen . Um dies zu tun , einzelnen Neuronen verwenden ein internes Messgerät , ein empfindliches Gleichgewicht , das unser Gehirn davor zu erregbar hält aufrecht zu erhalten.
Wissenschaftler haben lange die Theorie eine größere interne System überwacht diese einzelnen Lehren, wie ein neuronales Thermostat , Regel- durchschnittliche Feuerraten in der gesamten Gehirn. Ohne diese Thermostat, sie überlegten , würde unser flexibles Neuronen außer Kontrolle Feuer , so dass schlechte Verbindungen oder gar keine. Das Ergebnis einer fehlerhaften neuronalen Thermostat kann ein epileptischer Anfall , Katatonie oder Autismus.
Dieser Thermostat artigen Kontrolle von Neuron Brennen war noch nie in einer Live , komplexe Tier beobachtet worden - bis jetzt.
Brandeis University Wissenschaftler in vivo beobachtet, dass neokortikalen Neuronen , Zellen, die höhere Funktionen wie Sehen , Sprache und räumliches Denken zu kontrollieren, haben eine Reihe durchschnittliche Feuerrate und kehren Sie zu dieser Sollwert auch bei längerem sensorische Deprivation . Darüber hinaus ist die durchschnittliche Brenngeschwindigkeit so gut von diesem neuronalen Thermostat, Die Preise sind ohne zwischen den Perioden von Schlaf und Wachsein ändern geregelt.
Die Studie, die von Professor Gina Turrigiano in Zusammenarbeit mit den Labors der Don Katz und Stephen Van Hooser führte , war die Titelgeschichte in der Zeitschrift Neuron .
Es ist eine Zeit in der frühen Entwicklung in Säugern , wenn das Gehirn meisten seiner Verdrahtung , die weitgehend von der Umgebung, in der das Tier angehoben wird beeinträchtigt. Diese Studie zeigte, dass in diesem Zeitraum sind Neuronen ständig " Selbstoptimierung " , um Änderungen in der Umwelt Eingänge einstellen , sagt Postdoc Keith Hengen , erster Autor des Papiers .
" Wenn etwas in dieser kritischen Phase der Entwicklung der frühen Kindheit gestört , funktionierende Nervenzellen können selbst einstellen und kehren in ihre Soll durchschnittliche Feuerrate ", sagt Hengen .
In dieser Studie untersuchten Turrigiano Team jungen Ratten , die vorübergehend Sehkraft auf einem Auge verloren . In den ersten 48 Stunden fiel die neuronalen Feuerungsraten signifikant von fehlenden äußeren Reizen . Aber innerhalb der nächsten 48 Stunden erholte sich diese Nervenzellen wieder auf ihre Sollgeschwindigkeit- wie ein Kalthaus Erwärmung .
Bald waren die gleichen in beiden Hemisphären , eines mit visuellen Daten und eine ohne die neokortikalen neuronale Feuerraten . Turrigiano Team suchten Tiere wach und schläft - und festgestellt , daß, obwohl das Muster der neuronalen Entladungen verändert die Geschwindigkeit des Brennens waren genau die gleichen.
Diese homöostatischen Mechanismus hält Neuronen auf ebenem Kiel , selbst als sie in Reaktion auf Lernen, Entwicklung und Umweltfaktoren zu ändern.
" Die homöostatische Regel kann durchschnittliche Aktivität über Zeiträume von Schlaf und Wachsein zu kontrollieren ", sagte Hengen . " Die anderen Regeln im Gehirn müssen im Rahmen dieser streng regulierten System von Locked-in- Durchschnitt Feuerraten ausspielen . "
Ein Beweis neuronale FeuerrateSoll eröffnet eine ganz neue Herangehensweise an das Denken an neurologischen Erkrankungen wie Epilepsie , In denen das Gehirn zu erregt und Autismus, in dem das Gehirn nicht erregt genug.
"Wenn wir herausfinden, wie diese Sollwerte gebaut werden, können wir in der Lage , sie zu justieren und bringen die Gehirne von Menschen, die an solchen Störungen wieder ins Gleichgewicht zu sein", sagt Turrigiano .