Вычислитель на дендритах
В продолжение двух предыдущих постов. Вчера этой ссылки не нашел, думал, что потерял. Но нет, была отложена в отдельную папочку, "чтобы не потерять". Так бы там и осталась.
Используя труднодоступные образцы ткани головного мозга человека, нейрофизиологи Массачусетского технологического института обнаружили, что человеческие дендриты имеют особенные, по сравнению с другими видами, электрические свойства. Электрические сигналы ослабевают, когда они протекают по человеческим дендритам, что приводит к более высокой степени электрической изолированности, а это означает, что небольшие участки дендритов могут вести себя независимо от других частей нейрона.
По мнению исследователей, эти различия могут способствовать повышению вычислительной мощности человеческого мозга.
«Дело не только в том, что люди умны, потому что у них больше нейронов и кора крупнее, чем у других животных. Дело в том, что изначально нейроны ведут себя по-другому, - говорит автор исследования Марк Харнетт. - В человеческих нейронах существует большая электрическая изолированность, что позволяет им быть немного более независимыми и потенциально приводит к увеличению вычислительных возможностей отдельных нейронов».
Дендриты можно рассматривать как аналогичные транзисторам в компьютере, которые выполняют простые операции с использованием электрических сигналов. Дендриты получают входной сигнал от многих других нейронов и переносят эти сигналы телу нейрона. При достаточной стимуляции нейрон создает потенциал действия - электрический импульс, который затем стимулирует другие нейроны. Большие сети этих нейронов общаются друг с другом, чтобы генерировать мысли и поведение.
Структура одного нейрона часто напоминает дерево, причем многие ветви одного нейрона приносят информацию, которая поступает далеко от тела клетки. Предыдущие исследования показали, что сила электрических сигналов, поступающих в тело клетки, зависит, в частности, от того, как далеко они движутся по дендриту, чтобы добраться туда. По мере продвижения сигналы становятся слабее, поэтому сигнал далеко от тела клетки, имеет меньшее влияние, чем тот, который расположен близко к нему.
Дендриты в коре головного мозга человека намного длиннее, чем у крыс и большинства других видов, потому что кора человека в процессе эволюции развилась намного толще, чем у других видов. У людей кора составляет около 75% общего объема мозга, по сравнению с примерно 30% в мозге крысы.
Несмотря на то, что кора человека в два-три раза толще, чем у крыс, она имеет сходное устройство и состоит из шести разных слоев нейронов. Нейроны из пятого слоя имеют достаточно длинные дендриты, которые могут достигать первого слоя, а это означает, что по мере развития человеческого мозга дендриты должны были удлиняться, а электрические сигналы проходить гораздо большие расстояния.
...
Ученые также выяснили, что дендриты человека и крысы имеют одинаковое количество ионных каналов, которые регулируют ток, но эти каналы расположены менее плотно в дендритах человека в результате удлинения дендрита. Была разработана подробная биофизическая модель, которая показывает, что различия в плотности могут объяснить различия в электрической активности между дендритами человека и крысы.
Остается вопрос, как эти различия влияют на человеческий мозг? Гипотеза Харнетта состоит в том, что из-за этих различий, которые позволяют большему количеству областей дендрита влиять на силу входящего сигнала, отдельные нейроны могут выполнять более сложные вычисления.
Исключительные свойства дендритов объясняют вычислительную мощность человеческого мозга
Используя труднодоступные образцы ткани головного мозга человека, нейрофизиологи Массачусетского технологического института обнаружили, что человеческие дендриты имеют особенные, по сравнению с другими видами, электрические свойства. Электрические сигналы ослабевают, когда они протекают по человеческим дендритам, что приводит к более высокой степени электрической изолированности, а это означает, что небольшие участки дендритов могут вести себя независимо от других частей нейрона.
По мнению исследователей, эти различия могут способствовать повышению вычислительной мощности человеческого мозга.
«Дело не только в том, что люди умны, потому что у них больше нейронов и кора крупнее, чем у других животных. Дело в том, что изначально нейроны ведут себя по-другому, - говорит автор исследования Марк Харнетт. - В человеческих нейронах существует большая электрическая изолированность, что позволяет им быть немного более независимыми и потенциально приводит к увеличению вычислительных возможностей отдельных нейронов».
Дендриты можно рассматривать как аналогичные транзисторам в компьютере, которые выполняют простые операции с использованием электрических сигналов. Дендриты получают входной сигнал от многих других нейронов и переносят эти сигналы телу нейрона. При достаточной стимуляции нейрон создает потенциал действия - электрический импульс, который затем стимулирует другие нейроны. Большие сети этих нейронов общаются друг с другом, чтобы генерировать мысли и поведение.
Структура одного нейрона часто напоминает дерево, причем многие ветви одного нейрона приносят информацию, которая поступает далеко от тела клетки. Предыдущие исследования показали, что сила электрических сигналов, поступающих в тело клетки, зависит, в частности, от того, как далеко они движутся по дендриту, чтобы добраться туда. По мере продвижения сигналы становятся слабее, поэтому сигнал далеко от тела клетки, имеет меньшее влияние, чем тот, который расположен близко к нему.
Дендриты в коре головного мозга человека намного длиннее, чем у крыс и большинства других видов, потому что кора человека в процессе эволюции развилась намного толще, чем у других видов. У людей кора составляет около 75% общего объема мозга, по сравнению с примерно 30% в мозге крысы.
Несмотря на то, что кора человека в два-три раза толще, чем у крыс, она имеет сходное устройство и состоит из шести разных слоев нейронов. Нейроны из пятого слоя имеют достаточно длинные дендриты, которые могут достигать первого слоя, а это означает, что по мере развития человеческого мозга дендриты должны были удлиняться, а электрические сигналы проходить гораздо большие расстояния.
...
Ученые также выяснили, что дендриты человека и крысы имеют одинаковое количество ионных каналов, которые регулируют ток, но эти каналы расположены менее плотно в дендритах человека в результате удлинения дендрита. Была разработана подробная биофизическая модель, которая показывает, что различия в плотности могут объяснить различия в электрической активности между дендритами человека и крысы.
Остается вопрос, как эти различия влияют на человеческий мозг? Гипотеза Харнетта состоит в том, что из-за этих различий, которые позволяют большему количеству областей дендрита влиять на силу входящего сигнала, отдельные нейроны могут выполнять более сложные вычисления.
Исключительные свойства дендритов объясняют вычислительную мощность человеческого мозга