Gesundheit
Neurowissenschaftler entschlüsseln Gehirn ist laut code

Studie erklärt, wie die Ausgabe von einzelnen Neuronen kann Vorhersagen, das Verhalten auf Wahrnehmungs-tests

Neuronal Activity
Durch die Analyse der Signale von einzelnen Nervenzellen haben Neurowissenschaftler entschlüsselt den code, den das Gehirn nutzt, um die meisten seiner Natur aus ‚lauten‘ neuronaler schaltkreise. Diese grün und purple hills stellen die durchschnittlichen Aktivität vieler Nervenzellen in zwei Hirnregionen. Diese neuronalen Aktivitätsmuster unterscheiden sich von Zeit zu Zeit, auch in der Antwort auf genau die gleichen Reizes, und diese Unterschiede legen die Grenze für, wie gut das Gehirn kann Dinge zu spüren.
Credit: Xaq Pitkow/Rice University

Durch die Analyse der Signale von einzelnen Neuronen in Tiere, die Verhaltens-tests, Neurowissenschaftler an der Rice University, Baylor College of Medicine, der Universität Genf und der University of Rochester haben entschlüsselt den code, den das Gehirn nutzt, um die meisten seiner von Natur aus „laut“ neuronalen Schaltkreisen.

Das menschliche Gehirn enthält etwa 100 Milliarden Nervenzellen, und jede dieser sendet Signale an Tausende anderer Neuronen pro Sekunde. Das Verständnis, wie Neuronen arbeiten, sowohl individuell als auch Kollektiv, ist wichtig, um besser zu verstehen, wie Menschen denken, sowie zur Behandlung von neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson, Autismus, Epilepsie, Schizophrenie, depression, Schädel-Hirn-Trauma und Paralyse.

„Wenn das Gehirn konnte immer darauf zählen, erhalten die gleiche sensorische Reaktion auf den gleichen Reiz, es würde es leichter haben,“ sagte die neurowissenschaftlerin Xaq Pitkow, Hauptautor der neuen Studie, die diese Woche in Neuron. „Aber der Lärm ist immer da im Gehirn: Studien haben wiederholt gezeigt, dass die Neuronen geben, die vielfältigen Reaktionen auf den gleichen Reiz.“

Pitkow, assistant professor für Neurowissenschaften am Baylor und assistant professor für elektrische und computer engineering an der Rice, sagte, „Lärm“ beschrieben werden kann, als etwas, dass änderungen der neuronalen Aktivität in einer Weise, die hängt nicht von der Aufgabe, die das Gehirn erreichen möchte.

Nicht nur sind die neuronalen Antworten lauten, aber jedes neuron Rauschen korreliert mit dem Lärm in tausenden von anderen Neuronen. Das bedeutet, dass etwas, das wirkt sich auf die Ausgabe eines Neurons kann verstärkt werden, beeinflussen viele mehr. Aufgrund dieser Zusammenhänge ist es außerordentlich schwierig für Wissenschaftler, um genau zu modellieren, wie kleine Gruppen von Neuronen beeinflussen, wie eine person oder ein Tier reagiert auf einen bestimmten Reiz.

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