Etusivu » Neurotiede » Dendriitit: neurotieteen vallankumouksen alku
Dendriitit: neurotieteen vallankumouksen alku
3.8.2019
Uudessa tutkimuksessa on osoitettu, että dendriitit ovat muutakin kuin vain passiivisia johtimia. Dendriitit luovat oman sähköisen signaalinsa. Tämä tieto voi toimia koko neurotieteen vallankumouksen alkupisteenä.
Neurotiede on käyttänyt monien vuosien ajan eri apuvälineitä yrittääkseen ”kuunnella” neuronien välisiä keskusteluja. Aivan kuten kielitieteilijät yrittävät tulkita vieraita kieliä, yrittävät tutkijat avata hermoston kaavoja. Vaikuttaa siis siltä, että dendriitit ovat nykyään erittäin tärkeä osa neurotiedettä.
Viimeisin tutkimus on osoittanut, että neurotiede on vain raaputtanut aivojen kapasiteetin pintaa. UCLA huomasi piilotetun hermostokommunikoinnin kerroksen dendriittien avulla. Tämä tarkoittaa sitä, että aivojen kapasiteetti voi olla jopa sata kertaa suurempi kuin mitä aikaisemmin uskoimme.
Tämä löydös voi muuttaa perinteisen neurotieteen perustukset. Neurotiede perustettiin siihen uskomukseen, että dendriitit olivat passiivisia johtimia. Tiedemiehet uskoivat, että ne kantoivat vain sähköisiä signaaleja solun kehoon, somaan. Mutta tämä tutkimus osoitti, että dendriitit ovat muutakin kuin vain passiivisia johtimia. Ne luovat sähköisiä signaaleja huipuissa, jotka ovat viisi kertaa suurempia ja säännöllisempiä kuin neuronit.
Mitä tämä löydös tarkoittaa?
On mahdollista, että oppimista tapahtuu dendriittien tasolla soman sijaan.
Perinteinen neurotiede on väitellyt siitä, että sähköiset signaalit, joita somat lähettävät, ovat kognitiivisten kykyjen perusta. Nyt kuitenkin tiedämme, että dendriiteillä ei ole passiivista toimintoa. Itse asiassa ne myös lähettävät omia sähköisiä signaaleja.
Tutkijat huomasivat myös, että dendriitit ovat älykkäitä. Toisin sanoen ne pystyvät omaksumaan sähköisen signaalinsa ajan kuluessa. Tähän mennessä tutkijat ovat tarkkailleet tällaista plastisuutta vain hermoston solurakenteissa. Tutkimus viittaakin siihen, että dendriitit voisivat oppia itse.
Koska dendriitit ovat paljon aktiivisempia kuin somat, voimme alkaa epäillä, että suuri osa neuronissa luodusta tiedosta sijaitsee dendriitin tasolla. Dendriitit voivat siis toimia tietoyksikkönä ja prosessoida tietoaan. Se on itsenäisyyttä, jollaista emme arvanneet olevan olemassa.
”Se on aivan kuin yhtäkkiä havaitsisit, että tietokoneesi prosessoriin johtavat johdot voivat myös prosessoida tietoa – täysin kummallista ja jollakin tapaa ristiriitaista.”
-Tohtori Mayank R. Mehta-
Aivojen kapasiteetti
Tohtori Mayank R. Mehtan tutkimustiimi loi järjestelmän, jossa elektrodeja laitettiin lähelle rotan dendriittejä. Tämä järjestelmä sai ne vangitsemaan eläimen sähköiset signaalit rotan valveillaolon aikana ja päivittäisiä aktiviteetteja suorittaessa sekä rotan nukkuessa. He pystyivät kuuntelemaan dendriittien sähköisiä signaaleja neljän peräkkäisen päivän ajan.
Tutkijat istuttivat elektrodeja takaraivolohkoon. He tulivat siihen lopputulokseen, että kun eläimet nukkuivat, muistuttivat sähköiset signaalit epäsäännöllisiä aaltoja. He havaitsivat huippuja jokaisessa sähköaallossa.
Toisin sanoen, kun rotat nukkuivat, dendriitit kommunikoivat. Niin tehtiin myös sähköpulssien kanssa, jotka olivat viisi kertaa somaa nopeammat.
Dendriitit ja nykyhetki
Toinen järkyttävä asia, jonka tutkijat huomasivat tämän tutkimuksen aikana oli dendriittien luoman signaalin tyyppi. Dendriitin sähköiset signaalit voivat olla digitaalisia, mutta ne myös osoittivat suurta vaihtelua, lähes kaksi kertaa suurempaa kuin itse selkäydin. Tämä tarkoittaa sitä, että dendriitit osoittavat analogista tietoteknistä aktiivisuutta. Tutkijat eivät ole nähneet tällaista aikaisemmin missään hermoston aktiivisuusmallissa.
Tällainen dendriittipäästö vaikuttaa laskevan jotakin, joka liittyy aikaan ja paikkaan. Tarkkailemalla rottia labyrintissa, tutkijat pystyivät erottamaan kahdenlaisia signaaleja. Toinen tuli somasta, piikin muodossa, käytöksen ennustamisena. Tässä tapauksessa se tapahtui juuri ennen kulmassa kääntymistä. Samaan aikaan dendriitit loivat signaaleitaan juuri, kun eläin kääntyi kulmassa.
Vaikuttaa siltä, että neurotiede on aliarvioinut aivojen tietoteknisen voiman. Koska dendriitit ovat sata kertaa suurempia kuin soma, voimme olettaa, että aivoissa on itse asiassa sata kertaa enemmän prosessointikykyä. Vaikuttaa siltä, että neuronit eivät ole enää aivojen tietoteknisen yksikön perusta.
Moore, J. J., Ravassard, P., Ho, D., Acharya, L., Kees, A., Vuong, C., & Mehta, M. R. (2016). Dynamics of Cortical Dendritic Membrane Potential and Spikes in Freely Behaving Rats. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/096941
Ihmisoikeuksien ensisijainen tarkoitus on suojella luovuttamattomia ja perusteellisia oikeuksia, joihin olemme oikeutettuja luonnostamme, sillä olemme ihmisiä. Ne takaavat kunnioituksen elämään, vapauteen ja onnellisuuteen. Sodan tai muunlaisen väkivallan aikana nämä oikeudet kuitenkin muuttuvat häilyviksi. Kun väkivaltaa esiintyy, on vaikeaa pysyä turvassa…
Sitä, kuinka murehtiminen vaikuttaa aivoihin, voidaan kuvata yhdellä sanalla: myrkyllinen – vaikka kyseessä onkin luonnollinen tunne silloin, kun havaitsemme jonkin uhan. Mutta useat murehtimisen aiheet ovat perusteettomia ja jopa pakkomielteisiä. Lisäksi ne johtavat uupumukseen, energian ja rohkeuden menetykseen, ja loputkin…
Parkinsonin tauti on yksi yleisimmistä neurologisista degeneratiivisista sairauksista. Rasagiliini, jota markkinoidaan myös nimellä Azilect, on erittäin tehokas lääke, joka on suunnattu tämän taudin hoitoon. Se liittyy toiseen Parkinsonin tautiin suunnattuun lääkkeeseen, selegiliiniin, ja sen on todettu parantavan sairauden aiheuttamia motorisia…
Intuition neurobiologia on olemassa ja siitä on opittu jotain erittäin mielenkiintoista. Suurin osa ihmisistä perustaa monet päätöksensä vaistoonsa. Intuitio on periaatteessa vain sisäinen ääni, joka on yhteydessä identiteettiimme ja kaikkeen mitä olemme nähneet, tunteneet ja kokeneet. Intuitiivinen puolemme voi olla…
Amitriptyliini on trisyklinen masennus- ja kipulääke. Se keksittiin ensi kerran vuonna 1960 ja sitä markkinoitiin nimellä Elavil, vaikkakin sillä on monia muitakin nimiä (valmistetta myydään Suomessa nimillä Amitriptylin, Saroten, Tryptizol ja Laroxyl). Tehostaan ja turvallisuudestaan johtuen lääke on myös Maailman…
Aivoaneurysma tarkoittaa aivovaltimon seinämien laajenemaa. Kaikkein haasteellisin osa tästä tilasta on siinä, ettei siihen sisälly lainkaan oireita. Eli vähä vähältä, ilman että tästä kärsivä henkilö huomaa sitä, tämä alue muuttuu paukamaksi, joka saattaa lopulta puhjeta. Jos tällaisessa tapauksessa ei toimita nopeasti,…