Gehirnfunktion: NBIC, Bewusstsein und Kognitive, Studien, Forschung, Fakten und Mysterien

Forscher der multidimensionalen Universum des Gehirns

Das menschliche Gehirn ist eine verschlungene Labyrinth von Gängen in ständigem Fluss - Straßen weiß sind geschaffen, gestärkt und wurden täglich dekonstruiert. Hinzu kommt, gibt es Billionen von Neuronen miteinander ganzen Tag in Verbindung steht, über These jeden Tag ständig wechselnden Passagen. An ihren Berührungspunkten gibt es Synapsen - etwa 1 Billiarde von ‚em. Wenn das alles kompliziert genug klingt, dann fügen Sie ein irrsinnig Dimensionen der Mischung 11.

Machen Sie sich bereit, diese neue Forschung wird ein Kopf-Zwirnmaschine zu sein.

Die Studie, die in Frontiers in Computational Neuroscience veröffentlicht wird, verwendet algebraische Topologie die mehrdimensionale Architektur des Gehirns zu offenbaren. Dieser Zweig der Mathematik Geschirre abstrakte Algebra topologische Räume, wie Kugeln, Knoten und Tori zu studieren.

Das Team von Blue Brain Projekt in erster Linie auf „Cliquen“ und „Hohlräumen“ malen ein Bild von den Strukturen und Räumen dans le Gehirn. Wenn Neuronen eine Clique bilden verbinden sie jedes anderes Neuron in der Gruppe, in eine Weise, die ein genaues geometrisches Objekt bildet. Je mehr Neuronen gibt es mit einem Klick, desto mehr Verbindungen gibt es, und desto größer ist die Größe des Objekts.

„Wir haben eine Welt gefunden, die wir nie gedacht hatte“, sagte der Neurowissenschaftler Henry Markram, Leiter des Blue Brain Project in einer Erklärung, „es zig Millionen dieser Objekte sind auch in einem kleinen Fleck des Gehirns, sieben Dimensionen durch. In einigen Netzen fanden wir Strukturen sogar mit bis zu elf Dimensionen. "

Der Zweck dieser Arbeit ist die relativ flache Darstellung des versuchen, zu schälen zurück Gehirns hat, und wir zeigen die mehrdimensionale internen Funktionsweise des Gehirns.

Eine Darstellung der Neuronen und Verbindungen, die in Bezug auf das Modell mehrdimensionale "Cliquen" bilden. Oben ist ein 5-dimensionaler Simplex. Blue Brain Project Als das Team dann dem virtuellen Gehirn einen Reiz hinzufügte, versammelten sich zunehmend höherdimensionale Cliquen und schlossen Löcher oder Hohlräume ein. Viele dieser Entwicklungen waren jedoch kurzlebig.

Co-Autor Ran Levi malt es auf einfachere Art und Weise: „Das Auftreten von hochdimensionalen Hohlräumen Wenn das Gehirn Informationen verarbeitet means clustering que la Neuronen im Netzwerk in eine extrem geordneter Weise auf Reiz reagieren. Es ist, als ob das Gehirn auf einen Reiz reagiert dann durch den Bau eines Turms mehrdimensionaler Blöcke Schleifung, beginnend mit Stangen (1D) Then Bretter (2D) Then Würfel (3D) und dann komplexere Geometrien mit 4D, 5D usw. Die Erhöhung der Aktivität durch das Gehirn ähnelt ein mehrdimensionales Sandburg, die aus dem Sand materialisiert und zerfällt dann. "

Das Team taten ihr Bestes, ihre Ergebnisse zu überprüfen, indem Sie testen die Ergebnisse sind echte Hirngewebe. Sie geben an, dass ihre virtuellen Entdeckungen biologisch relevant waren und schlagen que la Ständig Gehirn neu verdrahtet Selbst bei der Entwicklung einer hochdimensionalen Struktur zu konstruieren.

Es ist der Schlüssel zur Bewertung que la Objekte in dieser Studie sind nicht mehr als drei Dimensionen außerhalb des Raumes dieses Modells, es ist nur que la Mathematik verwendet, um die Komplexität zu beschreiben-haben Dimensionen mehr.

Die Forscher zeigen die mehrdimensionalen Universum des Gehirns

Das menschliche Gehirn ist eine Wunde Passagen konstante Fluss Labyrinth Straßen geschaffen, gestärkt und täglich dekonstruiert. Darüber hinaus gibt es Milliarden von Neuronen, die jeden Tag kommunizieren, jeden Tag, durch die ständig wechselnden Passagen. An ihrer Kreuzung gibt es Synapsen: über 1 Billiarde von ihnen. Wenn das alles ziemlich kompliziert klingt, fügen 11 unglaubliche Dimensionen in den Mix.

Machen Sie sich bereit, sollte diese neue Forschung ein Kopf-Zwirnmaschine sein.

Die Studie, veröffentlicht in Frontiers in Computational Neuroscience, verwendet, um eine algebraische Topologie, die multidimensionale Architektur des Gehirns zu offenbaren. Dieser Zweig der Mathematik arbeitet abstrakten Algebra topologische Räume, wie Kugeln, Knoten und Tori zu studieren.

Team Blue Brain Project ist vor allem auf die „Cliquen“ und „Hohlräume“ fokussiert, um ein Bild von den Strukturen und Räume im Gehirn zu malen. Wenn Neuronen eine Clique bilden, schließen sie an alle anderen Neuronen der Gruppe ein spezifisches geometrisches Objekt zu bilden. Je mehr Neuronen in einer Clique, desto mehr Verbindungen und die Größe des Objekts ist groß.

"Wir haben eine Welt gefunden, die wir uns nie vorgestellt haben", sagte der Neurologe Henry Markram, Direktor des Blue Brain Project, in einer Erklärung, "es gibt zig Millionen dieser Objekte, selbst in einem winzigen Stück." Ende des Gehirns durch sieben Dimensionen. In einigen Netzwerken haben wir sogar Strukturen mit bis zu elf Dimensionen gefunden. "

Der Zweck dieser Arbeit ist es zu versuchen, die relativ flache Darstellung des Gehirns zu beseitigen, die wir haben und die mehrdimensionalen inneren Funktionsweise des Gehirns offenbart.

Eine Darstellung von Neuronen und Verbindungen, die modellmäßig mehrdimensionale "Cliquen" darstellen. Oben ist ein 5-dimensionaler Simplex. Blue Brain Project Als das Team dann dem virtuellen Gehirn einen Reiz hinzufügte, versammelten sich nach und nach progressive Cliquen und schlossen Löcher oder Hohlräume. Viele dieser Entwicklungen waren jedoch flüchtig.

Co-Autor Ran Levi einfacher gemalt: „Die Entstehung von hochdimensionalen Hohlräume, wenn das Gehirn Informationen verarbeitet bedeutet, dass die Netzwerk-Neuronen in einer hoch organisierten Art und Weise auf Reize reagieren. Es ist, als ob das Gehirn auf einen Stimulus reagiert, indem er einen Turm Konstruktion dann mehrdimensionale Blöcke zu zerstören, mit den Stäben ausgehend (1D), Platten (2D) und dann den Würfeln (3D), dann komplexere Geometrien mit 4D, 5D usw. Der Anstieg der Aktivität über das Gehirn wie ein Schloss aus Sand mehrdimensionale dass materialisiert aus dem Sand und zerfällt dann.

Das Team hat seine besten Ergebnisse zu überprüfen, indem Sie die Ergebnisse auf tatsächlichen Hirngewebe zu testen. Sie behaupten, dass ihre virtuellen Entdeckungen waren biologisch relevante und legen nahe, dass das Gehirn ständig während der Entwicklung ersetzt wird, eine große Struktur zu bauen.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Objekte in dieser Studie sind nicht mehr als drei Dimensionen Außenraum dieses Modells sind einfach die Mathematik verwendet, um die Komplexität beschreiben kann mehr Dimensionen haben.

Die Neuronen der Dominanz

Durch die künstliche Aktivierung eines bestimmten Gehirns haben die Forscher einen furchtbaren Mann in eine dominante geschwollene Versicherung umgewandelt ... bei Mäusen.

Und wenn es genug wäre, um einige Neuronen zu aktivieren, um einen furchtbaren Introvertierten in einen dominanten Mann zu verwandeln, der mit Sicherheit versüßt wurde? Dies ist in jedem Fall, was gelingt, auf Tingting Zhou Mäuse, von der Shanghai Biological Sciences Institute und Kollegen gelingen.

Durch die Aufzeichnung der Hirnaktivität von Paaren von Nagetieren, die von Angesicht zu Angesicht in einer Röhre platziert wurden, entdeckten Forscher Neuronen, die im Falle von dominanten Verhaltensweisen aktiver waren (wie das andere drückte). Durch sogenannte optogenetische Techniken haben sie diese Neuronen dann künstlich in dominierten Männchen aktiviert, die dann ihr Gesetz verhielten und ihre Kongenatoren dazu zwangen, sich in die Tube zurückzuziehen.

Die entdeckten Neuronen befinden sich in der dorsomedianischen Prefrontal-Kortex, einem Bereich, der an der Bewertung von Kosten und Nutzen beteiligt ist, sowie in der erforderlichen Anstrengung. Diese Art von Analyse, mehr oder weniger bewusst, könnte die Annahme von dominanten Verhaltensweisen untermauern.

(...)

Eine ganz neue Art optischer Täuschung lässt uns an einigen Stellen Krümmungen, Winkel oder beides erkennen. Es wird die Illusion der Krümmungsblindheit genannt. Ein Professor für experimentelle Psychologie gibt uns ein bezeichnendes Beispiel.

Zu viel Zucker in der Adoleszenz: Risiko einer Depression im Erwachsenenalter?

Die Adoleszenz ist eine kritische Zeit für das sich entwickelnde Gehirn. Neurowissenschaftler an der Universität von Bordeaux haben gezeigt, dass ein unbegrenzter Konsum von Saccharose bei Ratten während der Adoleszenz Hirnplastizität, Motivation und emotionales Verhalten im Erwachsenenalter stört. Die beobachteten Veränderungen werden durch eine chronische Behandlung mit einem Antidepressivum korrigiert. Diese Ergebnisse werfen die Frage nach den möglichen schädlichen Auswirkungen des Überkonsums von zuckerhaltigen Nahrungsmitteln oder Getränken auf die Gehirnreifung und die geistige Gesundheit im Erwachsenenalter auf.

Das Gehirn reift während der Adoleszenz immer noch und ist deshalb besonders empfindlich gegenüber der Umwelt. Die Adoleszenz ist jedoch durch einen oft exzessiven Konsum von Drogen, Alkohol, aber auch sehr zuckerreichen Lebensmitteln (Limonaden, Industrielebensmitteln) gekennzeichnet, die bis zu 20% der täglichen Kalorienzufuhr ausmachen können . Die Folgen eines übermäßigen Verzehrs von Zucker während der Adoleszenz im Gehirn sind jedoch noch weitgehend ungeklärt.

Forscher an Addicteam Team Incia (CNRS) in den letzten Jahren eine präklinische Projekt auf die langfristigen Auswirkungen der Zuckerkonsum im Jugendalter entwickelt. Sie zeigten in Zusammenarbeit mit NutriNeuro (INRA), unbegrenztem Zugang zu einer Zuckerlösung (5%) während der Adoleszenz in Ratten treten im Erwachsenenalter verringerte Motivation, erhöhte Art von Verhalten Angst und Unbeweglichkeit im Test gezwungen schwimmen und eine Abnahme der Neurogenese im Hippocampus. Diese Veränderungen werden in der Regel als Signatur einer Art von Zustand „depressed“ in vorklinischen Modellen interpretiert.

Darüber hinaus kann eine chronische Behandlung mit einem Antidepressivum (Imipramin) den Beginn der Neuroverhaltensänderungen mit dem Zucker und den Wasserverbrauch in der Adoleszenz assoziiert verhindern. Forscher sind nun an der Aufklärung der beteiligten neuronalen Schaltkreise interessiert. Diese Arbeit hat wichtige gesellschaftliche Auswirkungen, wie sie legen nahe, dass ein übermäßiger Verzehr von Lebensmittel mit hohem Zucker (sehr lohnend) während der Adoleszenz Gehirn Entwicklungsflugbahn ändert und fördert das Auftreten von Depression im Erwachsenenalter .

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"Teen" Ratten (im Alter von 30 bis 46 Tage) hatten freien Zugang zu zwei Flaschen: eine Flasche Wasser und eine Flasche Zuckerwasser bei 5%. Die Vorliebe für Zuckerwasser ist sofort und die Mengen betrunken sind sehr wichtig (bis zu 4 mal mehr als der übliche Verbrauch von Wasser). Im Erwachsenenalter sind Ratten, die Zuckerwasser konsumiert haben, weniger motiviert, Appetit zu bekommen, ängstlichere und unbeweglichere Belohnung im erzwungenen Schwimmtest. Diese Effekte werden durch eine chronische Behandlung mit einem Antidepressivum am Ende der Adoleszenz unterdrückt. Auf der Ebene der Zerebrale nimmt überdies der Zuckerüberschuss im Jugendalter die adulte Hippocampusneurogenese ab, die ebenfalls durch das Antidepressivum normalisiert wird.