Assalamualaikum Wr. Wb

Selasa, 04 Oktober 2011

Bagaimana Membuat Otak Memories: berirama

Gambar menunjukkan neuron dengan batang-seperti pohon dendrit. 
Setiap bentuk segitiga menyentuh dendrit merupakan sinaps, 
di mana masukan dari neuron lain, yang disebut paku,tiba 
(yang berlekuk-lekuk bentuk). Sinapsis yang jauh di pohon dendritik
dari sel tubuh membutuhkan frekuensi yang lebih tinggi lonjakan
 (paku yang datang bersama dalam waktu dekat) dan paku yang tiba 
dengan waktu yang tepat untuk menghasilkan pembelajaran maksimal.
(Kredit: Gambar milik University of California - Los Angeles)
ScienceDaily (3 Oktober 2011) - Otak belajar melalui perubahan dalam kekuatan sinapsis yang - koneksi antara neuron - dalam menanggapi rangsangan. Sekarang, dalam sebuah penemuan yang menantang kebijaksanaan konvensional pada mekanisme otak belajar, UCLA neuro-fisikawan telah menemukan ada otak "ritme," optimal atau frekuensi, untuk mengubah kekuatan sinaptik. Dan lebih lanjut, seperti stasiun radio pada, setiap sinaps disetel ke frekuensi optimal yang berbeda untuk belajar.

Temuan, yang menyediakan teori besar-terpadu mekanisme yang mendasari pembelajaran di otak, dapat mengakibatkan terapi baru mungkin untuk mengobati ketidakmampuan belajar.

Studi ini muncul dalam edisi terbaru jurnal Frontiers di Neuroscience Komputasi .

"Banyak orang telah belajar dan gangguan memori, dan di luar kelompok itu, sebagian besar dari kita tidak Einstein atau Mozart," kata Mayank R. Mehta, penulis senior kertas dan seorang profesor di departemen UCLA neurologi, neurobiologi, fisika dan astronomi."Pekerjaan kami menunjukkan bahwa beberapa masalah dengan belajar dan memori disebabkan oleh sinapsis tidak disetel ke frekuensi yang tepat."

Perubahan dalam kekuatan sinaps dalam respon terhadap rangsangan - yang dikenal sebagai plastisitas sinaptik - diinduksi melalui apa yang disebut "kereta lonjakan," serangkaian sinyal saraf yang terjadi dengan frekuensi yang bervariasi dan waktu. Percobaan sebelumnya menunjukkan bahwa neuron merangsang pada frekuensi sangat tinggi (misalnya, 100 paku per detik) memperkuat sinaps yang menghubungkan, sementara frekuensi rendah stimulasi (misalnya, satu lonjakan per detik) kekuatan sinaptik berkurang.

Percobaan ini sebelumnya digunakan ratusan paku berturut-turut dalam rentang frekuensi yang sangat tinggi untuk menginduksi plastisitas. Namun ketika otak diaktifkan selama tugas-tugas kehidupan nyata perilaku, kebakaran neuron hanya sekitar 10 paku berturut-turut, tidak beberapa ratus. Dan mereka melakukannya pada frekuensi yang lebih rendah - biasanya di kisaran 50 paku-per-detik.

Dengan kata lain, kata Mehta, "mengacu lonjakan frekuensi untuk seberapa cepat paku paku Sepuluh datang dapat disampaikan pada frekuensi 100 paku. Sebuah. Kedua atau pada frekuensi satu paku per detik"

Sampai saat ini, peneliti telah mampu melakukan percobaan yang disimulasikan lebih alami tingkat. Tapi Mehta dan co-penulis Arvind Kumar, mantan postdoctoral fellow di lab, dapat memperoleh pengukuran ini untuk pertama kalinya menggunakan model matematika canggih mereka dikembangkan dan divalidasi dengan data eksperimental.

Bertentangan dengan apa yang sebelumnya diasumsikan, Kumar Mehta dan menemukan bahwa ketika datang untuk merangsang sinapsis dengan pola lonjakan alami, merangsang neuron pada frekuensi tertinggi adalah bukan cara terbaik untuk meningkatkan kekuatan sinaptik.

Ketika, misalnya, sinaps dirangsang dengan hanya 10 paku pada frekuensi 30 lonjakan per detik, itu disebabkan kenaikan jauh lebih besar dalam merangsang kekuatan dari sinaps yang dengan 10 paku pada 100 kali per detik.

"Harapan, berdasarkan studi sebelumnya, adalah bahwa jika Anda mendorong sinaps pada frekuensi yang lebih tinggi, efek pada penguatan sinaptik, atau belajar, akan setidaknya sama baiknya, jika tidak lebih baik dari, frekuensi yang lebih rendah alami," Mehta mengatakan. "Yang mengejutkan kami, kami menemukan bahwa di luar frekuensi yang optimal, penguatan sinaptik sebenarnya menurun sebagai frekuensi mendapat lebih tinggi."

Pengetahuan bahwa sinaps memiliki frekuensi yang lebih disukai untuk belajar maksimal menyebabkan para peneliti untuk membandingkan frekuensi optimal berdasarkan lokasi sinaps neuron pada. Neuron berbentuk seperti pohon, dengan inti menjadi pangkal pohon, dendrit menyerupai cabang yang luas dan sinapsis menyerupai daun pada cabang-cabang.

Ketika Mehta dan Kumar dibandingkan sinaptik pembelajaran berdasarkan tempat sinapsis itu terletak di cabang-cabang dendrit, apa yang mereka temukan adalah signifikan: frekuensi optimal untuk mendorong pembelajaran sinaptik berubah tergantung di mana sinaps berada. Semakin jauh sinaps itu dari badan sel neuron, semakin tinggi frekuensi optimal.

"Luar biasa, ketika datang untuk belajar, neuron berperilaku seperti antena raksasa, dengan berbagai cabang dendrit disetel ke frekuensi yang berbeda untuk belajar maksimal," kata Mehta.

Para peneliti menemukan bahwa tidak hanya sinaps masing-masing memiliki frekuensi yang lebih disukai untuk mencapai pembelajaran yang optimal, tapi untuk efek terbaik, frekuensi harus sempurna berirama - waktunya pada interval yang tepat.Bahkan pada frekuensi optimal, jika ritme itu terlempar, belajar sinaptik berkurang secara substansial.

Penelitian mereka juga menunjukkan bahwa sekali sinaps belajar, perubahan frekuensi optimal. Dengan kata lain, jika frekuensi optimal untuk sinaps naif - yang tidak belajar apa pun - adalah, katakanlah, 30 paku per detik, setelah belajar, bahwa sinaps yang sama akan belajar secara optimal pada frekuensi yang lebih rendah, katakanlah 24 paku per detik. Jadi, belajar itu sendiri perubahan frekuensi optimal untuk sinaps.

Ini belajar-diinduksi "detuning" proses memiliki implikasi penting untuk mengobati gangguan yang berhubungan dengan melupakan, seperti pasca-traumatic stress disorder, kata para peneliti.

Meskipun banyak penelitian lebih lanjut diperlukan, temuan ini meningkatkan kemungkinan bahwa obat dapat dikembangkan untuk "retune" ritme otak orang dengan gangguan belajar atau memori, atau bahwa banyak dari kita dapat menjadi Einstein atau Mozart jika irama otak yang optimal itu disampaikan untuk setiap sinaps.

"Kami sudah tahu ada obat dan rangsangan listrik yang dapat mengubah ritme otak," kata Mehta. "Temuan kami menunjukkan bahwa kita dapat menggunakan alat ini untuk memberikan ritme otak yang optimal untuk koneksi yang ditargetkan untuk meningkatkan pembelajaran."

Pendanaan untuk studi ini disediakan oleh National Science Foundation, National Institutes of Health, Yayasan Whitehall, dan WM Keck Foundation.

Lihat Juga:
Kesehatan & Pengobatan
Kesehatan Anak
Susunan saraf
Tumor Otak
Pikiran & Otak
Psikologi Pendidikan
Intelijen
Memori
Referensi
Neural pengembangan
Sensory neuron
Neurobiologi
Kimia sinaps


Tidak ada komentar:

Posting Komentar