Neues Werkzeug, um zu untersuchen, wie neuronale Netzwerke, die Wiederherstellung Ihrer Funktion nach neuron-Verlust
Eine multidisziplinäre Studie, geführt von UB-Forscher entwickelten ein neues experimentelles Werkzeug, das es ermöglicht, die Anwendung der gesammelten Schäden, die auf einer in-vitro neuronalen Netzwerk von nur wenigen Millimetern und zeichnen Sie die Entwicklung des gesamten Netzwerks. Ziel ist das Verständnis der Reaktionsmechanismen, die stattfinden im Gehirn neuronale schaltungen, und die verhindern, dass insgesamt die Ausbreitung der Schäden, die Sie, während Sie die Wiederherstellung der Funktionalität der betroffenen Stromkreise. Eine der wichtigsten Schlussfolgerungen ist, dass das Netzwerk schnell aktiviert die Selbstregulierung Mechanismen, die Stärkung der bestehenden verbindungen und Wiederherstellung der Funktionalität der Schaltung.
Die Studie, geführt von Jordi Soriano, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Komplexe Systeme der UB (UBICS), ist eingebettet in eine fachübergreifende Zusammenarbeit zwischen UBICS, das Institut für Neurowissenschaften der UB (UBNeuro), das Institut für Photonische Wissenschaften (ICFO) und der Universität Rovira i Virgili.
Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift eNEURO„, zeigt die große Fähigkeit der neuronalen Netzwerke selbst zu regulieren und selbst zu modulieren, um zu reagieren auf plötzliche Veränderungen oder schweren Veränderungen; es ist auch ein gutes Beispiel für die Bedeutung der Modellierung neuronaler Netze als ein Komplexes system, wo das ganze reicher als die Summe seiner Teile,“ sagt Soriano.
Die Gehirn, und im Allgemeinen werden biologische neuronale Netze, hat response-Mechanismen gegen neuronalen Verlust durch Beschädigung oder durch eine Krankheit. Bei Schlaganfall, zum Beispiel, Verlust der Blutversorgung bewirkt, dass der Tod eine gesammelte Gruppe von Neuronen und der Veränderung der Funktion von geschädigten neuronalen schaltkreise, die, zur gleichen Zeit, verändert die Funktion der benachbarten schaltungen, möglicherweise starten eine Lawine von Verschlechterung. Zu verstehen, wie diese Mechanismen funktionieren bei einer Netzwerk-Ebene ist kompliziert aufgrund der schieren Größe des Gehirns und der intrinsischen Schwierigkeit der überwachung im detail die Entwicklung einer großen Zahl von Neuronen vor und nach der Beschädigung. Dieser Schwierigkeit kann begegnet werden, indem das design der in-vitro-Modelle wie der Vorschlag der Forscher.
In den Experimenten, die Forscher zeichneten die Aktivität der gesamten neuronalen Netzwerk, um Ihre charakteristischen Funktionen. Sie als Nächstes verwendet ein high-power-laser zum entfernen einer Gruppe von Neuronen und, dann nahmen Sie wieder mit dem Netzwerk zu überwachen und deren Entwicklung im Laufe der Zeit.
Die Forscher sahen, dass die nächste Gruppe von Neuronen in den betroffenen Bereich Aktivität verliert sofort, aber es gewinnt Aktivität nach und nach durch die Aktion auf das gesamte Netzwerk. „Überraschend, in nur fünfzehn Minuten dieser Gruppe erreicht die Aktivität, die ähnlich zu denen aus, bevor der Schaden erfolgte, obgleich Sie verloren eine beträchtliche Anzahl von Impulsen, die von dem betroffenen Bereich“, sagt Soriano. „Seit fünfzehn Minuten sind nicht genug -weiterhin das Forscher -, um neue verbindungen, schließen wir, dass die Netzwerk-wirkt durch die Stärkung der bestehenden verbindungen, re-Fahrt den Fluss der neuronalen Reize an die Nachbarn der betroffenen Fläche, die Verhinderung Ihrer Verschlechterung zu verhindern, und daher einen progressiven Zusammenbruch des Netzes.“