اكتشف العلماء رسالة خلوية فريدة تحدث في دماغ الإنسان. المثير في الأمر أن الاكتشاف يشير إلى أن أدمغتنا قد تكون وحدات حوسبة أقوى مما ندرك.
في وقت سابق من العام الماضي ، أبلغ باحثون من شركات في ألمانيا واليونان عن آلية في الخلايا القشرية الخارجية للدماغ تولد تلقائيًا إشارة جديدة “ موحدة ” يمكن أن توفر للخلايا العصبية الفردية طريقة أخرى لأداء وظائفها المنطقية.
من خلال قياس النشاط الكهربائي في أقسام الأنسجة التي تمت إزالتها أثناء الجراحة لمرضى الصرع وتحليل هيكلها باستخدام الفحص المجهري الفلوري ، استخدم أطباء الأعصاب الخلايا الفردية في القشرة المخية ليس فقط لإطلاق أيونات الصوديوم التقليدية ، ولكن أيضًا الكالسيوم.
إن توليفة الأيونات موجبة الشحنة تنطلق في موجات جهد غير مسبوقة ، تُعرف بالنشاط التغصني بوساطة الكالسيوم أو dCaAPs.
غالبًا ما تُقارن الأدمغة – خاصةً تلك الخاصة بالجنس البشري – بأجهزة الكمبيوتر. هذا القياس له حدوده ، لكنه في بعض الحالات يعمل بطرق متشابهة.
كلاهما يستخدم قوة الجهد الكهربائي لأداء وظائف مختلفة. في أجهزة الكمبيوتر يكون هذا في شكل تدفق بسيط للإلكترونات عبر مقاطع عرضية تسمى الترانزستورات.
في الخلايا العصبية ، يكون الصوديوم على شكل موجة تفتح وتغلق القنوات التي تتبادل الجسيمات المشحونة مثل الصوديوم والكلوريد والبوتاسيوم. يسمى هذا النبض من الأيونات المتدفقة أ الكفاءة الوظيفية.
بدلاً من الترانزستورات ، تدير الخلايا العصبية هذه الرسائل كيميائيًا في نهايات الفروع التي تسمى التشعبات.
قال عالم الأعصاب في جامعة هومبولت: “التشعبات أساسية لفهم الدماغ لأنها مركز تحديد القوة الحسابية للخلايا العصبية المفردة”. ماثيو لارجام قال لوالتر بيكويث في الجمعية الأمريكية للتقدم العلمي في يناير 2020.
التشعبات هي إشارات المرور لنظامنا العصبي. إذا كانت القدرة على العمل كافية ، فيمكن أن تنتقل إلى أعصاب أخرى ، والتي يمكن أن تمنع الرسالة أو تنقلها.
هذه هي الأسس المنطقية لدماغنا – تموجات الجهد التي يمكن أن تتفاعل بشكل جماعي في شكلين: الأول و إذا كانت الرسالة (x) و مشغلات y ، يتم إرسال الرسالة) ؛ أو أ أو إذا كانت الرسالة (x) أو يتم تشغيل y ، يتم إرسال الرسالة).
من المثير للجدل ما إذا كان هذا في أي مكان أكثر تعقيدًا من الجزء الخارجي الكثيف والموجز من الجهاز العصبي المركزي للإنسان ؛ القشرة الدماغية. الطبقات العميقة الثانية والثالثة سميكة بشكل خاص ، مليئة بالفروع التي تؤدي وظائف عالية المستوى نربطها بالإحساس والفكر والتحكم الحركي.
كانت الأنسجة من هذه الطبقات هي التي لاحظها الباحثون بدقة ، وسجلوا إشاراتهم لإرسال كل خلية عصبية إلى أعلى وأسفل الطاقات النشطة ، وربط الخلايا بجهاز يسمى مشبك التصحيح الجسدي.
“كانت هناك لحظة” يوريكا “عندما رأيت لأول مرة مهارات الحركة التغصنية.” سعيد ارقم.
للتأكد من أن أي نتائج ليست خاصة بالصرع ، قاموا بمراجعة نتائجهم مرة أخرى على بضع عينات مأخوذة من أورام المخ.
عندما أجرى الفريق اختبارات مماثلة على الفئران، كانت الإشارات التي لاحظوها من خلال الخلايا البشرية مختلفة تمامًا.
الأهم من ذلك ، عندما تم قياس الخلايا بواسطة مثبط لقناة الصوديوم يسمى tetrodotoxin ، كانت لا تزال ترى إشارة. فقط عن طريق منع الكالسيوم يهدأ الجميع.
يكفي العثور على نشاط بوساطة الفعل بوساطة الكالسيوم. لكن نمذجة هذه الإشارة الجديدة التي تعمل على القشرة كشفت مفاجأة.
بالإضافة إلى المنطق و و أو– وظائف النوع ، قد تعمل هذه الخلايا العصبية الفردية ‘حصرية’ أو (XOR) المقاطع العرضية، يسمح للإشارة فقط عند تصنيف إشارة أخرى بنمط معين.
”تقليديا ، XOR تعتبر العملية تتطلب حل شبكة ، ” كتب الباحثون.
هناك حاجة إلى مزيد من العمل لمعرفة كيفية عمل dCaAPs في الخلايا العصبية بأكملها وفي نمط الحياة. لا يحدد ما إذا كانت هذه مسألة بشرية ، أو ما إذا كانت آليات مماثلة قد تطورت في مكان آخر في المملكة الحيوانية.
تبحث التكنولوجيا أيضًا عن نظامنا العصبي للإلهام حول كيفية إنشاء أفضل الأجهزة ؛ إن معرفة أن خلايانا لا تزال لديها بعض الحيل ستقود قمصانها إلى طرق جديدة للترانزستورات الشبكية.
السؤال الذي سيتعين على الباحثين في المستقبل الإجابة عنه هو كيف تترجم هذه الأداة المنطقية الجديدة إلى وظائف عالية كيف يتم ضغطها في خلية عصبية واحدة.
نشرت في هذا البحث علم.
نُشرت نسخة هذه المقالة لأول مرة في يناير 2020.
