creierul nostru funcționează prin activitatea celor aproape 100 de miliarde de neuroni care colectează, procesează și transmit informații sub formă de semnale electrice. Dar până acum, nu s-au știut prea multe despre modul în care diferențele în proprietățile acestor celule de la o persoană la alta contează pentru abilitățile cognitive umane, cum ar fi inteligența.
unele dovezi au sugerat că dimensiunea așa-numitelor dendrite, proeminențele lungi ramificate prin care fiecare neuron primește semnale de la mii de alte celule, ar putea juca un rol: în special în zonele creierului care integrează diferite tipuri de informații, cum ar fi lobii frontali și temporali, celulele creierului au dendrite mai mari. În aceste zone ale creierului, cortexul, unde se află majoritatea neuronilor, este, de asemenea, mai gros la persoanele cu IQ mai mare. Studiile teoretice au prezis în plus că dendritele mai mari pot ajuta celulele să inițieze semnale electrice mai repede.
dar din cauza accesului foarte dificil la neuronii vii umani, a fost o întrebare deschisă până acum dacă vreuna dintre aceste proprietăți celulare ar putea fi dovedită că se referă de fapt la inteligența umană.
o colaborare a neurologilor de bază de la Universitatea Liberă din Amsterdam cu neurochirurgi și psihologi clinici de la Centrul Medical al Universității din Amsterdam a făcut acum posibilă aflarea dacă creierele mai inteligente sunt într-adevăr mai bine echipate cu celule mai rapide și mai mari. „Studiul este primul care ia perspectiva unei singure celule și leagă proprietățile celulare de inteligența umană”, explică autorul principal Prof.Huib Mansvelder, expert în neuroștiințe celulare care lucrează în cadrul proiectului creierului uman.
echipa olandeză a studiat 46 de persoane care au avut nevoie de intervenții chirurgicale pentru tumori cerebrale sau epilepsie. Fiecare pacient a făcut un test IQ înainte de operație, ca parte a unei evaluări pre-chirurgicale. Pentru a accesa partea bolnavă adânc în creier, chirurgii au de obicei pentru a elimina mici probe nedeteriorate de lobul temporal. Aceste probe conțineau încă celule vii pe care oamenii de știință le-au studiat. Atât dimensiunea și complexitatea dendritică a celulelor, cât și semnalele lor electrice – așa – numitele potențiale de acțiune-au fost măsurate în laborator și comparate cu scorurile IQ.
Rezumatul abordării: oamenii de știință au reușit să colecteze un set de date multidimensionale bogate în informații de la subiecți umani, inclusiv fiziologia celulelor unice, morfologia neuronală, scorurile testelor RMN și IQ. Zona creierului evidențiată în albastru indică locația măsurătorilor grosimii corticale, pătratul negru indică originea tipică a țesutului cortical rezecat
au descoperit că celulele de la persoanele cu IQ mai mare au dendrite mai lungi, mai complexe și potențiale de acțiune mai rapide, în special în timpul activității crescute. Cu modelarea computațională, ei ar putea arăta, de asemenea, că neuronii cu dendrite mai mari și potențiale de acțiune mai rapide pot procesa mai multe informații care vin și pot transmite informații mai detaliate altor neuroni.
„în mod tradițional, cercetările privind inteligența umană se concentrează pe trei strategii principale: studii de imagistică a creierului asupra structurii și funcției creierului, studii genetice pentru a găsi gene asociate cu inteligența și psihologia comportamentală”, explică Huib Mansvelder studiile psihologice comportamentale au arătat că scorurile IQ mai mari sunt asociate cu timpi de reacție mai rapizi ai subiecților. Noile descoperiri oferă o explicație celulară pentru această asociere și leagă constatările din abordările separate, explicând modul în care genele identificate pentru inteligență pot duce la creșterea grosimii corticale, neuroni mai mari, precum și timpi de reacție mai rapizi la persoanele cu IQ mai mare.
astfel, studiul conectează nivelurile de organizare din creierul uman de la funcția celulelor la circuite la comportament. „Acesta este unul dintre obiectivele majore pentru noi care lucrăm împreună cu toți acești parteneri din alte discipline ale neuroștiinței în proiectul creierului uman, pentru a lega diferitele niveluri de cunoaștere despre creier”, spune omul de știință. Studiile de urmărire sunt deja planificate. „Deoarece numărul IQ este rezultatul rezumat al unei game largi de teste, acum avem ocazia să săpăm în date și să aruncăm o privire mai atentă asupra abilităților în special corelate cel mai mult cu aceste caracteristici celulare.”
potențialele de acțiune mai rapide și dendritele mai mari pentru a primi și procesa mai multe informații sinaptice pot părea o mică diferență între neuroni. Cu toate acestea, deoarece creierul nostru este format din aproape 100 de miliarde de neuroni, acest efect se înmulțește rapid la un efect mare asupra potențialului de calcul al creierului în ansamblu: „este un pas mic la nivelul unui singur neuron, un salt uriaș pentru puterea de calcul a creierului”, spune Mansvelder.
publicație în eLife:
neuronii piramidali umani mari și rapizi se asociază cu inteligența
autori: Natalia A. Goriounova, Djai B. Heyer, Renulux Wilbers, Matthijs B. Verhoog, Michele Giugliano, Christophe Verbist, Joshua Obermayer, Amber Kerkhofs, Harri inkt Smeding, Maaike Verberne, Sander Idema, Johannes C. Baayen, Anton W. Pieneman, Christiaan P. J. De Kock, Martin Klein, Huibert D. Mansvelder.
https://elifesciences.org/articles/41714 , Doi: 10.7554 / eLife.41714
Contact:
Prof. Huib Mansvelder
[email protected]
Prof.Huib Mansvelder conduce Departamentul de Neurofiziologie Integrativă de la Universitatea Liberă din Amsterdam. Echipa sa de cercetare conduce în domenii precum modelarea cu o singură celulă și măsurătorile asupra neuronilor umani vii. În HBP el contribuie la zona de cercetare a organizării creierului uman, care studiază complexitatea creierului de la nivelul expresiei genelor și moleculelor până la fenomenele de nivel înalt ale cunoașterii.
Vezi și:
OCT. 9, 2018
acetilcolina modifică rapid inhibarea laterală în circuitele corticale
într-o publicație recentă în Nature Communications, echipa lui Huib Mansvelder a dezvăluit efectele rapide ale acetilcolinei neuromodulatoare asupra rețelelor neuronale corticale umane și de șoarece. https://www.humanbrainproject.eu/en/follow-hbp/news/acetylcholine-rapidly-alters-lateral-inhibition-in-cortical-circuits/