Полная версия страницы  English  

Эфаптическая связь – еще один механизм нейронной организации

Carduelis, 20.02.2011 17:18
Классические представления об организации головного мозга сосредоточены на синаптических связях между мириадами нейронов нервной системы. Биоэлектрические токи, проходящие по отросткам нервных клеток, достигают межклеточного синаптического контакта, где, посредством нейротрансмиттеров в химическом синапсе или ионных токов (через щелевые контакты) в электрическом синапсе, происходит передача сигнала на следующий нейрон.
Как правило, изменения, порождаемые единичным импульсом, достигшим синапса, невелики и порождают незначительные изменения (постсинаптические токи). Но если частота и амплитуда приходящих импульсов достаточно высока, постсинаптические токи суммируются и порождают возбуждающий потенциал. Процессы в синаптической связи (в зависимости от её природы) могут иметь и обратный (тормозный) характер и подавлять токи на постсинаптической мембране. В каждом нейроне отдельные входящие синаптические изменения суммируются по знаку и силе, и, если эта сумма превышает некое пороговое значение, развивается потенциал действия и новый нервный импульс идет дальше по нервной сети. Таким образом, каждый отдельный синапс представляет собой элементарную интегральную единицу нервной системы.
Понятно, что мириады этих локальных интеграционных процессов происходят не в вакууме, а во внеклеточной среде, прекрасно проводящей электричество. Поэтому биоэлектрические токи в нейронах (будь то постсинаптический потенциал небольшой амплитуды или высокоамплитудный потенциал действия в аксоне) вызывают изменения электрического потенциала (Ve) вне клетки. Эти изменения Ve затухают по мере удаления от источника тока. В любой заданной точке Ve является суммой (суперпозицией) изменений Ve, вызванных всеми локальными электрохимическими процессами.
Хотя внеклеточная активность отдельных нейронов имеет небольшую и пространственно ограниченную амплитуду, далекие «отголоски» этих процессов могут быть зарегистрированы даже за пределами черепа электроэнцефалографией (ЭЭГ).
Поскольку Ve имеет разное значение в разных участках мозга, возникает электрическое поле (пространственный градиент Ve). Такие электрические поля вызывают, в свою очередь, изменения мембранного потенциала Vm. В этом и заключается механизм эфаптической передачи, не зависящей от работы синапсов.
Однако влияние этих локальных или суммарных колебаний электрического поля всегда считались неким «побочным» продуктом биоэлектрической деятельности нервной системы. Мы можем регистрировать их и, с определенными оговорками, судить о работе мозга, но для нормальной его деятельности, как считалось, они, вряд ли, имеют значение. Во-первых, существует «миелиновая изоляция». Во-вторых, их амплитуда и частота существенно меньше, даже чем у синаптических процессов. Поэтому эфаптические влияния либо не принимались во внимание, либо рассматривилась, как негативное явление (например, при деградации миелиновых оболочек в двигательных нервах, когда влияния электрополя одного аксона на другой нарушало проведение импульса). Кроме того, локальные изменения электрического поля, в силу ряда причин, измерить не удавалось.
И вот международной группе ученых под руководством Кристофа Коха (Christof Koch) из Калифорнийского технологического института в Пасадене (США) с помощью оригинальной методики удалось не только измерить степень воздействия нейронов через электрическое поле друг на друга, но и выяснить его немаловажную функциональную роль в нормальной деятельности мозга. Результаты работы опубликованы недавно онлайн в журнале Nature Neuroscience.
Исследования проводили на пирамидных нейронах коры головного мозга крыс. Для экспериментального удобства использовались поперечные срезы мозга, жизнедеятельность которых поддерживалась особым образом. Оригинальная установка содержала 12 электродов для каждого изучаемого нейрона, которые можно было располагать в срезе независимо друг от друга. Один электрод располагался поблизости от тела нейрона и использовался для его стимуляции, имитируя воздействие внеклеточного электрического поля. Другой электрод внутри тела клетки регистрировал внутриклеточные электрические изменения. Остальные электроды регистрировали изменения электрического поля, порождаемые сначала внешним стимулом, а затем электрическими процессами в клетке.
Чтобы обычная синаптическая активность не влияла на деятельность нейронов, её фармакологически подавляли ингибиторами основных активирующих и тормозных рецепторов (NMDA- и AMPA-глутаминовых, и ГАМК-рецепторов). Влияние электрических синапсов, формируемых щелевыми контактами, также практически исключалось, ввиду их крайней редкости у данных пирамидных нейронов на данном этапе постнатального развития крыс. Таким образом, любые изменения мембранного потенциала нейронов можно было объяснять исключительно влиянием изменений электрического поля, а не синапсов. Кроме того, стимулирующие внеклеточные импульсы были всегда в 25-50 раз слабее импульсов, способных вызвать потенциал действия.
В результате разнообразных экспериментов, ученым удалось выяснить, что колебания напряженности электрического поля (как выяснилось, обычно она составляет менее 0,5 мВ) влияют на изменения мембранного потенциала нейронов, особенно, если напряженность флуктуирует с низкой частотой (около 1 Гц). И хотя изменения мембранного потенциала, вызванные этими процессами, невелики по сравнению с обычными синаптическими процессами, их влияние может оказаться весьма существенным. Например, известно, что суммарный синаптический потенциал складывается из отдельных низкоамплитудных потенциалов, приходящих от разных «входов» (например, нисходящих контактов от других нейронов) на этот синапс. Потенциалы электрического поля могут суммироваться с этими «классическими» синаптическими потенциалами и, т.о., влиять на результирующую активность данного синапса и нейрона в целом.
Более того, ученые установили, что колебания напряженности электрического поля оказывают влияние и на уже сформировавшиеся потенциалы действия. Оказывается, оно существенно влияет на скорость разрядки нейронов и способствует фазовой синхронизации разрядов разных нейронов во времени.
На основании того, что потенциалы электрического поля, порождаемые биоэлектрической деятельностью нейронов, могут распространяться минимум на сотни микрометров, ученые сделали вывод, что эфаптическая связь может участвовать в синхронизации тысяч нейронов, которые в противном случае могли бы вести себя несогласованно. А такая синхронизация, как известно, играет существенную роль в процессах обработки информации в мозге и пластичности нервной системы. Таким образом, эфаптическая межнейронная связь представляет собой ещё один механизм интегративной деятельности нервной системы.

Источник: Anastassiou C.A., Perin R., Markram H., Koch C. Ephaptic coupling of cortical neurons. Nature Neuroscience. 2011, doi:10.1038/nn.2727
Guest, 24.02.2011 17:18
Это очень спорная работа, потому что мерить 0.5 мВ - сложно, потом в условуях срезов можно получить что угодно, потом 0.5 мВ - это не реальные цифры для реакции ионных каналов. Так что говорить тут о механизме "интегративной деятельности нервной системы" не реально пока. Механизм найдут - если не ошибка в работе - тогда можно будет говорить о чем-то. Это навскидку, даже не читая статью.
mandetect, 09.09.2016 17:58
Мы используем эфаптическую связь в нашей модели искусственного интеллекта. Именно она является ключевой в формировании причинно-следственных цепочек в сознании системы.
mandetect, 09.09.2016 18:00
(Guest @ 24.02.2011 18:18)
Ссылка на исходное сообщение  Это очень спорная работа, потому что мерить 0.5 мВ - сложно, потом в условуях срезов можно получить что угодно, потом 0.5 мВ - это не реальные цифры для реакции ионных каналов. Так что говорить тут о механизме "интегративной деятельности нервной системы" не реально пока. Механизм найдут - если не ошибка в работе - тогда можно будет говорить о чем-то. Это навскидку, даже не читая статью.


Однако мы реализовали искусственный интеллект, где базой являются именно эфаптические связи, точнее их топологическая модель в нашем квазиграфе
ECH, 14.09.2016 07:57
Работа в разделе "computational neuroscience" что говорит об отсутствии биологических доказательств и превалировании модельно -концептуальной составляющей. Использование в качестве базы своей модели предыдущей модели будет просто перемоделированием ради моделирования имхо, играми разума. А сознание оно такое - обманчивое.
vrida2, 20.06.2022 11:13
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинйоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоlandmarksensorинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
инфоинфоинфоинфоинфо
tuchkasинфоинфо
vrida2, 20.11.2022 03:48
audiobookkeeper.rucottagenet.rueyesvision.rueyesvisions.comfactoringfee.ru
filmzones.rugadwall.rugaffertape.rugageboard.rugagrule.ru
gallduct.rugalvanometric.rugangforeman.rugangwayplatform.rugarbagechute.ru
gardeningleave.rugascautery.rugashbucket.rugasreturn.rugatedsweep.ru
gaugemodel.rugaussianfilter.rugearpitchdiameter.rugeartreating.rugeneralizedanalysis.ru
generalprovisions.rugeophysicalprobe.rugeriatricnurse.rugetintoaflap.rugetthebounce.ru
habeascorpus.ruhabituate.ruhackedbolt.ruhackworker.ruhadronicannihilation.ru
haemagglutinin.ruhailsquall.ruhairysphere.ruhalforderfringe.ruhalfsiblings.ru
hallofresidence.ruhaltstate.ruhandcoding.ruhandportedhead.ruhandradar.ru
handsfreetelephone.ruhangonpart.ruhaphazardwinding.ruhardalloyteeth.ruhardasiron.ru
hardenedconcrete.ruharmonicinteraction.ruhartlaubgoose.ruhatchholddown.ruhaveafinetime.ru
hazardousatmosphere.ruheadregulator.ruheartofgold.ruheatageingresistance.ruheatinggas.ru
heavydutymetalcutting.rujacketedwall.rujapanesecedar.rujibtypecrane.rujobabandonment.ru
jobstress.rujogformation.rujointcapsule.rujointsealingmaterial.rujournallubricator.ru
juicecatcher.rujunctionofchannels.rujusticiablehomicide.rujuxtapositiontwin.rukaposidisease.ru
keepagoodoffing.rukeepsmthinhand.rukentishglory.rukerbweight.rukerrrotation.ru
keymanassurance.rukeyserum.rukickplate.rukillthefattedcalf.rukilowattsecond.ru
kingweakfish.rukinozones.rukleinbottle.rukneejoint.ruknifesethouse.ru
knockonatom.ruknowledgestate.rukondoferromagnet.rulabeledgraph.rulaborracket.ru
labourearnings.rulabourleasing.rulaburnumtree.rulacingcourse.rulacrimalpoint.ru
lactogenicfactor.rulacunarycoefficient.ruladletreatediron.rulaggingload.rulaissezaller.ru
lambdatransition.rulaminatedmaterial.rulammasshoot.rulamphouse.rulancecorporal.ru
lancingdie.rulandingdoor.rulandmarksensor.rulandreform.rulanduseratio.ru
languagelaboratory.rulargeheart.rulasercalibration.rulaserlens.rulaserpulse.ru
laterevent.rulatrinesergeant.rulayabout.ruleadcoating.ruleadingfirm.ru
learningcurve.ruleaveword.rumachinesensible.rumagneticequator.rumagnetotelluricfield.ru
mailinghouse.rumajorconcern.rumammasdarling.rumanagerialstaff.rumanipulatinghand.ru
manualchoke.rumedinfobooks.rump3lists.runameresolution.runaphtheneseries.ru
narrowmouthed.runationalcensus.runaturalfunctor.runavelseed.runeatplaster.ru
necroticcaries.runegativefibration.runeighbouringrights.ruobjectmodule.ruobservationballoon.ru
obstructivepatent.ruoceanmining.ruoctupolephonon.ruofflinesystem.ruoffsetholder.ru
olibanumresinoid.ruonesticket.rupackedspheres.rupagingterminal.rupalatinebones.ru
palmberry.rupapercoating.ruparaconvexgroup.ruparasolmonoplane.ruparkingbrake.ru
partfamily.rupartialmajorant.ruquadrupleworm.ruqualitybooster.ruquasimoney.ru
quenchedspark.ruquodrecuperet.rurabbetledge.ruradialchaser.ruradiationestimator.ru
railwaybridge.rurandomcoloration.rurapidgrowth.rurattlesnakemaster.rureachthroughregion.ru
readingmagnifier.rurearchain.rurecessioncone.rurecordedassignment.rurectifiersubstation.ru
redemptionvalue.rureducingflange.rureferenceantigen.ruregeneratedprotein.rureinvestmentplan.ru
safedrilling.rusagprofile.rusalestypelease.rusamplinginterval.rusatellitehydrology.ru
scarcecommodity.ruscrapermat.ruscrewingunit.ruseawaterpump.rusecondaryblock.ru
secularclergy.ruseismicefficiency.ruselectivediffuser.rusemiasphalticflux.rusemifinishmachining.ru
spicetrade.ruspysale.rustungun.rutacticaldiameter.rutailstockcenter.ru
tamecurve.rutapecorrection.rutappingchuck.rutaskreasoning.rutechnicalgrade.ru
telangiectaticlipoma.rutelescopicdamper.rutemperateclimate.rutemperedmeasure.rutenementbuilding.ru
tuchkasultramaficrock.ruultraviolettesting.ru
Ufa1688, 26.03.2023 09:25
Alphabet grew ufabet vip its workforce by more than 123goal 50,000 employees nigoal123 over the past two years as ปั่นสล็อต booming demand for its services ทาง เข้า ufabet during the pandemic boosted สูตรสล็อต profits. But in more recent quarters ufabet vip the company’s core digital เกมสล็อต ad business had slowed as recession แฮนดิแคป คือ fears caused advertisers to pull ทาง เข้า ufabet มือ ถือ back their spending.
Jaipurescort7, 27.03.2023 07:05
Our extensive Russian escort, webcam and phone sex directory features sexy and insatiable female companions that are highly skilled, talented and experienced in adult work. Whatever your secret fantasy may be, our delectable UDAIPUR Escort deliver the ultimate service to ensure it becomes a reality.
If You are Intersted of Escort Girls in Udaipur Then Book This Website .


https://www.rashmika.co.in
Это — лёгкая версия форума. Чтобы попасть на полную, щелкните здесь.
Invision Power Board © 2001-2024 Invision Power Services, Inc.