neuronii sisteme complexe
Neurostiinte

Neuronii – sisteme de procesare complexe

Neuronii nu actioneaza ca niste porti logice simple, ci ca sisteme de procesare complexe, cu mai multe unitati, afirma un nou studiu.

Acest studiu publicat in revista Science a imbunatatit 80 de ani de intelepciune conventionala in neurostiinta, intelepciune care a modelat neuronul ca un nod simplu in forma de punct intr-un sistem, integrand semnale si transmitandu-le.

Modelul unui neuron integrator, cunoscut si sub numele de model de neuron „mut”, a restricționat sever conceptia despre ceea ce este capabil sa faca un neuron si, prin urmare, modul in care functioneaza retelele neuronale si creierul in ansamblu.

Acest lucru nu numai ca a impiedicat dezvoltarea unei intelegeri complete in ceea ce priveste neuronii si activitatea neuronala in regiunile cerebrale superioare ale cortexului, dar a afectat in mod negativ si informatica. A limitat semnificativ dezvoltarea retelelor de calcul neuromorfe, deoarece acestea s-au bazat pe un model incomplet.

Investigatiile empirice sugereaza acum ca oamenii de stiinta reevalueaza prelucrarea informatiilor neuronale ca un sistem mult mai complex – unul care poate sa nu aiba paralele directe cu tehnologiile noastre de calcul.

Ce spune noul studiu despre neuronii interconectati si dendritele acestora

Noua cercetare a profesorului Matthew Larkum, neurolog la Universitatea Humboldt, si a echipei sale, a descoperit un sistem de procesare a informatiilor mai rar intalnit in dendritele unice ale neuronilor neocorticali piramidali.

Acest sistem utilizeaza procesarea gradata a semnalului cu potentiale de actiune dendritice mediate de calciu, spre deosebire de potentialele de actiune tipice – totul sau nimic – observate in fluxul de ioni de sodiu si potasiu.

Curentul electric este condus prin sistemul nervos, denumit potential de acțiune, prin fluxul de cationi mari, cum ar fi sodiul, potasiul, magneziul si calciul.

neuronii retea

Dendritele sunt extensii protoplasmatice ramificate ale membranei celulare a neuronului. La fel ca un copac care formeaza ramuri din trunchi, dendritele sunt ramificatii din nucleul neuronului si contin arhitectura sinaptica necesara pentru a primi, procesa si transmite semnale electrice (de la axonii neuronilor adiacenti).

In unele clase de neuroni, exista mii de dendrite, iar la insumarea tuturor structurilor subsinaptice, un singur neuron poate forma pana la 100.000 de conexiuni de procesare / integrare a semnalului. Acest sistem este atat de complex incat, la modelarea unei astfel de conectivitati, o echipa de cercetatori a folosit o varietate matematica de 11 dimensiuni.

Ceea ce a descoperit cercetarea recenta este ca dendrita este mult mai mult decat un simplu receptor si integrator de semnale.

Exista o arhitectura sub-sinaptica complexa care confera dendritei puterea de procesare atribuita in mod normal unei retele neuronale cu mai multe straturi.

Astfel, dendrita singura poate efectua calcule complexe si, prin urmare, puterea de procesare multi-paralela a unui singur neuron este cu mult peste ceea ce se presupunea conventional.

Un sistem complex, diferit de intelepciunea conventionala

Am vazut ca neuronii sunt sisteme de procesare complexe si nu simple noduri care integreaza semnale si le transmit.

Cand a comentat modelul neuronului ca un simplu integrator, Bartlett Mel, neurolog la Universitatea din California de Sud, a spus: „Acesta este, in esenta, neuronul prabusit intr-un punct din spatiu. El nu are nicio articulatie interna a activitatii.

Modelul a ignorat faptul ca miile de intrari care curg intr-un singur neuron „aterizeaza” in diferite locatii de-a lungul diferitelor sale dendrite. A ignorat ideea (confirmata in cele din urma) ca dendritele individuale ar putea functiona diferit una de cealalta. Și a ignorat posibilitatea ca anumite calcule sa poată fi efectuate de alte structuri interne.”

neuronii si dendritele

Noua descoperire confirma o predictie facuta de grupul de cercetare stiintifica de la Torus Tech LLC. In propriul model al lui William Brown, cercetator la Resonance Science Foundation, acesta discuta despre citoarhitectonica moleculara a creierului si rolul sau in constiinta.

El spune in esenta ca puterea de calcul atribuita in mod normal creierului ca intreg este probabil continuta intr-un singur neuron. Si intr-adevar, cele mai recente cercetari confirma faptul ca exista prelucrari de informatii pe mai multe straturi care apar in neuronii unici.

Gordon Shepherd profesor la Scoala de Medicina Yale a declarat: „Un sistem cu un singur neuron poate fi mai mult decat un singur sistem integrativ.”

In teorie, aproape orice calcul imaginabil ar putea fi realizat de un neuron cu suficiente dendrite, fiecare capabila sa-si efectueze propria operatie neliniara.

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim.


Sursa: resonancescience.org.


Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.

                                                                                             

Leave a Reply

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *



Acest site folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.