Znanstveniki so dolgo časa bili navdušeni nad kompleksno mrežo povezav med nevroni v možganih. Nedavne raziskave so razkrile, da med nevroni večina povezav je šibkih, vendar pa obstaja nekaj izstopajočih, ki imajo izjemno močne povezave. Ta vzorec, znan kot “heavy-tailed” povezanost, je vzbudil radovednost med znanstveniki glede njegovega nastanka in ali je specifičen za določene vrste ali pa ga upravlja univerzalno načelo.
Da bi razjasnili to pojav, so raziskovalci iz CUNY Graduate Center Initiative for the Theoretical Sciences (ITS), Yale, Univerze v Chicagu in Harvarda preučili obsežne podatkovne zbirke nevrskih povezav pri sadnih mušicah, miših in dveh vrstah črvov. Z uporabo matematičnih modelov, ki temeljijo na Hebbian plastičnosti, načelu, ki predlaga, da se nevroni, ki sočasno streljajo, povezujejo skupaj, so znanstveniki pokazali, kako ta mehanizem lahko privede do heavy-tailed povezav.
Raziskava je prav tako razkrila še eno pomembno značilnost: gručenje. Nevroni imajo tendenco, da tvorijo tesno povezane skupine, kar kaže na višjo stopnjo organiziranosti znotraj nevronske mreže. Raziskava je imela cilj razvozlati izvor heavy-tailed povezanosti med različnimi vrstami.
Christopher Lynn, vodilni avtor raziskave in sedaj docent fizike na Yaleu, je pojasnil, da je njihov model temeljil na ideji, da se nevroni preuredijo in povežejo pod vplivom kombinacije Hebbian in naključnih dinamik. Medtem ko nekatere povezave služijo specifičnim namenom, druge nastanejo naključno.
Ugotovitve raziskovalne skupine kažejo, da lahko principi samouorganizacije celic pojasnijo nastanek močnih povezav in tesno povezanih mrež v možganih različnih vrst. To pomeni, da oblikovanje nevronske mreže ni preprosto odvisno od mehanizmov, specifičnih za vrsto, temveč ga vodi preprosto načelo samouorganizacije.
Pomembnost te raziskave sega preko razumevanja zapletenih povezav v možganih. Pridobljeno znanje bi lahko služilo kot temelj za proučevanje možganske strukture pri drugih živalih in potencialno izboljšalo naše razumevanje delovanja človeških možganov.
Viri:
Lynn, C.W., Holmes, C.M. & Palmer, S.E. “Heavy-tailed neuronal connectivity arises from Hebbian self-organization.” Nat. Phys. (2024). DOI: 10.1038/s41567-023-02332-9
The source of the article is from the blog bitperfect.pe