एक विस्तृत मानचित्र के मस्तिष्क synapses के घूंघट उठाया पर रहस्य के बारे में सोच

कल्पना के साथ एक नक्शा प्रत्येक स्टार आकाशगंगा में है. नक्शा इतना विस्तृत है कि यह सूचीबद्ध है की तरह लग रहा है हर स्टार है, क्या यह के होते हैं, क्या अन्य स्टार के साथ जुड़ा हुआ है महान शारीरिक कानूनों के ब्रह्मांड है. हालांकि हम अभी तक नहीं है इस तरह के एक खगोलीय नक्शे के आकाश के लिए धन्यवाद, एक स्मारकीय प्रकाशित एक अध्ययन में पिछले सप्ताह न्यूरॉन, हम एक इसी तरह के नक्शे के दिमाग में ।

यदि प्रत्येक न्यूरॉन थे एक आकाशगंगा में, synapses कर रहे हैं छोटे संरचनाओं, अंक ढीली-साथ सांप की तरह एक्सटेंशन के न्यूरॉन्स — सितारों. वैज्ञानिकों के एक समूह एडिनबर्ग विश्वविद्यालय से ब्रिटेन में निर्मित पहली विस्तृत नक्शे के हर अन्तर्ग्रथन में माउस मस्तिष्क.

का नक्शा मस्तिष्क के लिए कुंजी: पहेली सोच

का उपयोग आनुवंशिक रूप से संशोधित चूहों, वैज्ञानिकों सचमुच चलाई हर अन्तर्ग्रथन करने के लिए प्रकाश के तहत एक फ्लोरोसेंट प्रकाश मस्तिष्क के आसपास सितारों की तरह आकाश में. और, बस के रूप में सितारे एक दूसरे से अलग है, वैज्ञानिकों की खोज की है कि synapses बहुत विविध रहे हैं, लेकिन मनाया पैटर्न का समर्थन कर सकते हैं स्मृति और सोच.

"मानव मस्तिष्क अधिक synapses की तुलना में तारे आकाशगंगा में हैं । मस्तिष्क सबसे जटिल चीज हमारे लिए जाना जाता है, और समझ के अपने कनेक्शन के इस स्तर पर हो जाएगा में एक महत्वपूर्ण कदम आगे का रहस्योद्घाटन अपने रहस्यों कहते हैं," सीसा लेखक डॉ सेठ केंद्र से अनुदान के लिए नैदानिक विज्ञान के दिमाग में ।

विस्तृत नक्शे से पता चला की एक मौलिक कानून मस्तिष्क गतिविधि. की मदद से मशीन सीखने के वैज्ञानिकों की एक टीम विभाजित लगभग एक अरब synapses भर में मस्तिष्क में 37 श्रेणियों के द्वारा प्रकार है । यहाँ कुंजी है: जब सेट के न्यूरॉन्स प्राप्त बिजली के बारे में जानकारी, उदाहरण के लिए, के बीच चुनने के लिए अलग अलग समाधान के साथ समस्या है, अद्वितीय उपप्रकार के synapses के बीच बिखरे हुए अलग अलग न्यूरॉन्स, सर्वसम्मति से स्पार्किंग गतिविधि.

दूसरे शब्दों में, synapses के विभिन्न प्रकार के होते हैं. और प्रत्येक प्रकार को नियंत्रित कर सकते हैं सोचा, निर्णय या स्मृति.

यह आश्चर्य की बात नहीं है कि neuroscientists प्रतिक्रिया व्यक्त की है, काम करने के लिए बहुत अनुकूल है.

"वाह," बेन ने कहा सैंडर्स के मिनेसोटा विश्वविद्यालय.

इस "अद्भुत लेख, catalogservlet विविधता और वितरण के उपप्रकार की synapses भर में मस्तिष्क के माउस लिखते हैं," neurogenetic केविन मिशेल. यह "पर जोर देती है, तथ्य यह है कि synapses कर रहे हैं महत्वपूर्ण कम्प्यूटेशनल तत्वों के तंत्रिका तंत्र."

जोड़ने connectomes

वैज्ञानिकों के हित में बनाने के "synaptomys" — पहले पूरी सूची में synapses के माउस मस्तिष्क से आया एक बहुत बड़ा प्रोजेक्ट: connectomes.

संक्षेप में, connectome — सभी तंत्रिका कनेक्शन आप के भीतर है । के रूप में डॉक्टर कहते हैं सेबेस्टियन Seung, एक connectome है एक जैविक आधार के आप जो कर रहे हैं — अपनी यादों को, व्यक्तित्व, अपने विचार और तर्क. पकड़ने connectome — और एक दिन वैज्ञानिकों में सक्षम हो जाएगा ठीक करने के लिए के माध्यम से अनुकरण के एक पूरे मस्तिष्क.

और अभी तक, connectome का वर्णन ही कैसे न्यूरॉन्स कार्यात्मक रूप से एक दूसरे से बात. जहां मस्तिष्क में इनकोडिंग है शारीरिक रूप से.

यहाँ आने में synapses. Neuroscientists लंबे समय से जाना जाता है कि synapses के बीच जानकारी हस्तांतरित न्यूरॉन्स रसायनों का उपयोग और बिजली. वहाँ भी थे कि संकेत synapses व्यापक रूप से भिन्न है पर निर्भर करता है कि प्रोटीन होते हैं, लेकिन इस तरह के अंतर को आमतौर पर नजरअंदाज कर दिया. हाल ही में जब तक, ज्यादातर वैज्ञानिकों का मानना था कि वास्तविक गणना प्रदर्शन कर रहे हैं में तंत्रिका शरीर, बल्बनुमा भाग के एक न्यूरॉन से आते हैं, जो शाखाओं.

वहाँ अभी भी कोई रास्ता नहीं था पर देखने के लिए आकारिकी और समारोह के synapses के दौरान, मस्तिष्क की व्याख्या लेखक. आमतौर पर हम थे पर ध्यान केंद्रित की तुलना में इन महत्वपूर्ण कनेक्शन अंक में छोटे क्षेत्रों.

"नक्शा synaptomys में उपयोग कर सकते हैं कि क्या समझने के क्रम में स्थानिक वितरण के synapses के साथ वास्तुकला के connectomes", वैज्ञानिकों का कहना है.

और, यदि हां, तो भविष्य emulators के मस्तिष्क मिल जाएगा अंत में एक पैर जमाने है.

नक्शा synaptomys

का निर्माण करने के लिए synaptomys चूहों, लेखकों एक योजना विकसित कहा जाता है SYNMAP. वे के साथ शुरू कर दिया आनुवंशिक रूप से संशोधित चूहों में जो synapses glowed अलग अलग रंग. हर अन्तर्ग्रथन घनी रखता है के साथ अलग अलग प्रोटीन है, जो बीच में PSD-95 और SAP102 — सबसे प्रसिद्ध प्रभु की है । डर नहीं है का नाम है । लेखकों को जोड़ा चमक है कि प्रोटीन के रूप में काम किया लालटेन से रोशन, हर अन्तर्ग्रथन में मस्तिष्क.

सामान्य में, एक पहली बार, वैज्ञानिकों ने बदल दिया है जीव विज्ञान के माउस के साथ, उसे मजबूर synapses के लिए चमक के तहत एक फ्लोरोसेंट प्रकाश.

तो वे परिश्रम में कटौती मस्तिष्क, टुकड़ों में इस्तेमाल किया माइक्रोस्कोप इमेजिंग के लिए synapses में अलग मस्तिष्क क्षेत्रों और संकलित किया है तस्वीरें एक साथ ।

छवि के synapses की याद ताजा करती है अप्रशिक्षित आँख घनी पैक स्टार के नक्शे — . वर्गीकरण के प्रत्येक synapse से परे चला जाता है क्षमताओं (और समय) किसी भी इंसान के लिए है, तो शोधकर्ताओं का इस्तेमाल किया नए तरीकों के वर्गीकरण का उपयोग करके मशीन सीखने और विकसित एक एल्गोरिथ्म है कि इस डेटा डेसिमल — 10 से अधिक टेराबाइट — स्वचालित रूप से, बिना पर्यवेक्षण के लिए की जरूरत है ।

शारीरिक connectome

<पी>सबसे पहले, वैज्ञानिकों ने मारा "अर्थपूर्ण योजना" चमक synapses. एक के रूप में चिह्नित प्रोटीन — PSD-95 — लग रहा था में घूमने के लिए अधिक दूरदराज के मस्तिष्क के कुछ हिस्सों, जहां प्रवाह में अधिक है, संज्ञानात्मक समारोह. हालांकि क्षेत्र ओवरलैप करते हैं, अन्य एक चमक प्रोटीन पसंद है और अधिक आंतरिक मस्तिष्क के क्षेत्रों में.

करीब परीक्षा पर यह पता चला है कि दो चमक प्रोटीन का प्रतिनिधित्व करते हैं के विभिन्न सेट के synapses में, लेखकों के बारे में बताया. प्रत्येक क्षेत्र में, मस्तिष्क की एक विशेषता है"के हस्ताक्षर synaptomys". उंगलियों के निशान की तरह है, जो अलग-अलग आकृति और आकार में, मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों के लिए प्रतीत होते हैं synapses में भिन्न है, प्रोटीन संरचना, आकार, और ताकत.

का उपयोग कर एक विशेष रूप से डिजाइन मशीन सीखने एल्गोरिथ्म, शोधकर्ताओं वर्गीकृत synapses के 37 उपप्रकार है । उल्लेखनीय है, इस क्षेत्र के साथ जुड़े मस्तिष्क के उच्च तर्क क्षमता और सोच भी निहित सबसे विविध आबादी के साथ synapses, जबकि "मस्तिष्क के क्षेत्र के सरीसृप", अधिक सजातीय था के रखरखाव में synapses.

करने के लिए देखना है कि क्या विविधता में synapses के प्रसंस्करण के बारे में जानकारी, वैज्ञानिकों ने एक कंप्यूटर का इस्तेमाल किया सिमुलेशन कैसे दिखा synapses के लिए जवाब है, पारंपरिक बिजली के सर्किट में हिप्पोकैम्पस मस्तिष्क के क्षेत्र के लिए महत्वपूर्ण सीखने और स्मृति है । हिप्पोकैम्पस क्षेत्रों में से एक है कि दिखाने के लिए एक हड़ताली विविधता में उपप्रकार synapses के.

क्या महत्वपूर्ण है, के प्रत्येक प्रकार के प्रसंस्करण विद्युत प्रेषित जानकारी में एक अद्वितीय नक्शा synaptomys — इनपुट बदल, बदल synaptoman.

यह मानता है कि मस्तिष्क की प्रक्रिया कर सकते हैं कई बिजली के बारे में जानकारी का उपयोग कर मस्तिष्क का एक क्षेत्र है, क्योंकि यह अलग शामिल है synaptomys.

वैज्ञानिकों ने पाया इसी तरह के परिणाम जब हम दर्ज की गई बिजली के सर्किट के माउस मस्तिष्क की कोशिश कर, का चयन करने के लिए तीन विकल्पों के बीच पुरस्कार. विभिन्न synaptomys जलाया जब चुनाव सही था या गलत. मानचित्र की तरह के भीतर के बारे में सोच, synaptomys एक ज्वलंत तस्वीर आकर्षित किया के क्या वे लगता है कि माउस को पसंद कर रहे है.

प्रत्येक व्यवहार को सक्रिय करता है एक अलग synaptomys. प्रत्येक के synaptoman है एक अद्वितीय स्नैपशॉट के बारे में सोचा प्रक्रिया है.

Reprogramming synaptomys

कंप्यूटर कोड की तरह, synaptoman है, जाहिर है, के आधार कंप्यूटिंग परिणाम के निर्णय या विचार । क्या हुआ अगर हम इस कोड बदलने के लिए?

एक मनोरोग बीमारी अक्सर आनुवंशिक कारणों को प्रभावित करने वाले प्रोटीन में synapse. का उपयोग कर चूहों से पता चला है कि इसी तरह के लक्षण एक प्रकार का पागलपन या आत्मकेंद्रित, वैज्ञानिकों ने एक नक्शा उनके synaptol — और पाया में नाटकीय परिवर्तन कैसे संरचित और गठबंधन के विभिन्न उपप्रकार मस्तिष्क में synapses के.

उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया करने के लिए सामान्य बिजली सर्किट मस्तिष्क के कुछ synaptic नक्शे प्रकट कर रहे थे कमजोर, दूसरों के बने असामान्य रूप से मजबूत में उत्परिवर्ती चूहों. म्यूटेशन बदल सकते हैं synaptomys और संभावित नेतृत्व करने के लिए मानसिक विकारों. कि है, कुछ मानसिक बीमारी "preprogramming" synaptoman. मजबूत या सिर्फ एक नया कार्ड synaptomys कारण हो सकता है कि रोगियों के साथ एक प्रकार का पागलपन के अनुभव भ्रम और मतिभ्रम.

इसका मतलब है कि आप — अपने synaptoman?

हो सकता है. का सार आप — यादें, विचार — लग अंकित में कैसे अलग synapses में सक्रिय कर रहे हैं प्रतिक्रिया करने के लिए इनपुट है. की तरह, एक अंगुली की छाप synaptomys पढ़ा जा सकता है समझने के लिए क्या आप सोच रहे हैं. हालांकि, इस अध्ययन केवल शुरुआत है. Neuroscientists है अभी तक का विश्लेषण करने के लिए जटिल संबंधों के बीच synapses और आप.

"इस कार्ड को खोलता है, कई नए क्षेत्रों में अनुसंधान के जो बदलना चाहिए के बारे में हमारी समझ के साथ व्यवहार और मस्तिष्क के रोगों कहते हैं," अनुदान.