• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Fale gamma wskazówką do przetwarzania informacji w mózgu

    23.11.2009. 15:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Zespół norweskich i holenderskich naukowców odkrył mechanizm, z którego korzysta mózg, aby odróżniać poszczególne typy informacji. W artykule zamieszczonym w czasopiśmie Nature opisano, w jaki sposób promienie gamma - specyficzny rodzaj fal mózgowych, które podejrzewa się o udział w świadomej percepcji - działają na różnych częstotliwościach w zależności od typu przesyłanej informacji.

    Naukowcy zmierzyli fale mózgowe szczurów, koncentrując się na trzech różnych częściach hipokampa - obszaru mózgu, który w dużej mierze odpowiedzialny jest za pamięć długotrwałą i orientację przestrzenną. "Odkryliśmy, że istnieją wolne i szybkie fale gamma pochodzące z różnych obszarów mózgu, niczym z radiostacji emitujących na różnych częstotliwościach" - wyjaśnia naczelna autorka artykułu, dr Laura Colgin, stypendystka w Instytucie Neurologii Systemów Kavli i Centrum Biologii Pamięci przy Politechnice Norweskiej.

    "Kiedy komórki mózgowe chcą nawiązać kontakt ze sobą, synchronizują swoją aktywność" - dodaje Colgin. "Komórki dosłownie dostrajają się do swoich częstotliwości. Badaliśmy, w jaki sposób szczególnie fale gamma biorą udział w komunikacji między grupami komórek w hipokampie. To co odkryliśmy można opisać jako radiowy system wewnątrz mózgu. Niższe częstotliwości są wykorzystywane do transmitowania wspomnień minionych doświadczeń, a wyższe częstotliwości do przekazywania tego, co się dzieje w danym momencie."

    Mechanizm ten ułatwia komunikację z rozproszonymi grupami komórek, które przetwarzają powiązane informacje, dbając o to, aby różne ich rodzaje nie pomieszały się.

    Choć komórki wydają się posiadać zdolność szybkiego przełączania się, dostrajając się do wolniejszych lub szybszych fal, naukowcy są przekonani, że nie mogą przetwarzać jednych i drugich jednocześnie. "To tak jakby słuchając radia ustawić częstotliwość między dwoma kanałami - nie można byłoby nic zrozumieć i słychać byłoby tylko szumy" - wyjaśnia Colgin. "Bieżące postrzeganie miejsca pomieszałoby się ze wspomnieniami, jak ono kiedyś wyglądało."

    Pomieszanie się różnego rodzaju fali gamma może doprowadzić do zaburzeń i upośledzeń umysłowych. "Nie jesteśmy w stanie z całą pewnością stwierdzić, że to ten przełącznik jest wadliwy, ale wiemy, że w przypadku chorych na schizofrenię fale gamma są nieprawidłowe" - zauważa naczelna autorka. "Percepcja otaczającego świata przez schizofrenika jest zmącona podobnie do odbiornika radiowego ustawionego pomiędzy kanałami."

    Tradycyjnie naukowcy zakładali, że przetwarzanie informacji w mózgu odbywa się stałymi trasami. Wyniki nowych badań sugerują niemniej, że mózg jest znacznie bardziej elastyczny. "Spośród tysięcy danych wejściowych dana komórka mózgowa może zadecydować, że będzie słuchać jednych ignorując inne, a wybór danych wejściowych zmienia się nieustannie" - podsumowuje dr Edvard Moser, dyrektor Instytutu Neurologii Systemów Kavli. "Jesteśmy przekonani, że przełącznik gamma stanowi generalny mechanizm pracy mózgu, wykorzystywany w całym mózgu do poprawy komunikacji międzyregionalnej."

    rdo: CORDIS

    informacji: Nature http://www.nature.com/nature NTNU http://www.ntnu.no/english Teksty pokrewne: 31410, 31456 Kategoria: Różne
    Źródło danych: Nature; NTNU
    Referencje dokumentu: Colgin, L L et al. (2009) Frequency of gamma oscillations routes flow of information in the hippocampus. Nature 19 listopada 2009 r., tom 462 (7271). DOI: 10.1038/nature08573
    Indeks tematyczny: Nauki biologiczne; Medycyna, zdrowie; Badania Naukowe RCN: 31493   W góre . O tym serwisie . Serwisy CORDIS . Helpdesk . © . Ważne informacje prawne Administratorem witryny CORDIS jest Urząd Publikacji

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Fale gamma – najszybsze z fal mózgowych. Zakres ich częstotliwości to ok. 30-70 Hz. Aktywność gamma związana jest z wyższymi procesami poznawczymi, m.in. percepcją sensoryczną, pamięcią. Domniemywa się, że rytm gamma o częstotliwości ok. 40 Hz ma związek z świadomością percepcyjną (dotyczącą wrażeń zmysłowych i ich postrzegania) oraz związana jest z tzw. wiązaniem jakości sensorycznych, tj. integracją poszczególnych modalności zmysłowych (tj. wzrok, słuch, zapach, dotyk, smak) w jeden spostrzegany obiekt (np. widzimy i słyszymy mówiącą do nas osobę jako spójną całość). Neurotrening – trening neurologiczny, terapia medyczna prowadzona przy użyciu specjalistycznygo sprzętu komputerowgo z bardzo czułą głowicą zakończoną elektrodami mierzącymi fale mózgowe(delta, theta, alfa, smr, beta1, beta2 i gamma). Inne nazwy to: neurofeedback, eeg biofeedback, biofeedback eeg, mindfeedback, brainfeedack, cerebrofeedback, neurologiczne biologiczne sprzeżenie zwrotne, neuroterapia, rehabilitacja mózgu, trening mózgu. Spektrometria promieniowania gamma polega na ilościowym badaniu widma energetycznego promieniowania gamma źródeł, bez względu na pochodzenie - tak ziemskich jak i kosmicznych. Promieniowanie gamma jest najbardziej energetycznym zakresem promieniowania elektromagnetycznego, będąc fizycznie tym samym promieniowaniem co np. promieniowanie rentgenowskie, światło widzialne, podczerwień, nadfiolet czy fale radiowe, różniącym się od tych form wyższą energią fotonów i odpowiadającą jej wyższą częstotliwością oraz mniejszą długością fali. (Z powodu wysokiej energii fotonów gamma są one na ogół liczone indywidualnie, natomiast fotony najniższych energii promieniowania elektromagnetycznego, jak np. fale radiowe są obserwowane jako fale elektromagnetyczne składające się z wielu fotonów o niskiej energii.) Podczas gdy licznik Geigera lub podobne urządzenie określa jedynie częstość zliczeń (tj. liczbę zarejestrowanych - oddziałujących z substancją czynną detektora - kwantów gamma na sekundę), spektrometr promieniowania gamma pozwala również wyznaczyć energie rejestrowanych przez detektor a emitowanych przez źródło fotonów gamma.

    Elektroencefalograf – urządzenie wykorzystywane w elektroencefalografii (EEG); rejestruje zespół słabych sygnałów elektrycznych zapisanych jednocześnie w różnych punktach skóry głowy. Sygnały te wyrażają rytmy i fazy zwane także falami mózgowymi. Są to drgania elektryczne w miarę regularne o częstotliwości, która nie przekracza 0,5–35 Hz. Informują one o rozmieszczeniu źródeł fal elektromagnetycznych wewnątrz mózgu. Zależności między wykresami pozwalają scharakteryzować fale mózgowe, a interpretację wykorzystać do celów diagnostycznych przez porównanie aktywności mózgu normalnej z patologiczną. NIRS (z ang. near infrared spectroscopy) - technika wizualizacji aktywności mózgu, polegająca na przepuszczeniu promieni lasera przez czaszkę. Lasery te są bardzo słabe, jednak pracują z częstotliwością fali świetlnej (bliskiej podczerwieni), dla której czaszka jest przeźroczysta. Krew zawierająca tlen absorbuje inne częstotliwości fal świetlnych niż krew, w której tlen został już pochłonięty. Stąd obserwując ilość światła o różnych częstotliwościach odbijającą się od mózgu naukowcy mogą śledzić przepływ krwi.

    Nóż gamma (ang. gamma knife) – urządzenie medyczne wykorzystywane w radiochirurgii, odmianie radioterapii stereotaktycznej – trójwymiarowej radioterapii, wykorzystującej wysokie wartości dawki (powyżej 10 Gy) w pojedynczej frakcji napromieniania, o bardzo wysokiej precyzji (z dokładnością powyżej 0,5mm). Operacja nożem gamma jest metodą konkurencyjną dla klasycznej neurochirurgii, stosowaną w najmniej inwazyjnym leczeniu guzów mózgu, w szczególności gdy przy użyciu tradycyjnej neurochirurgii usunięcie guza jest utrudnione. Nóż gamma jest również stosowany w celu uniknięcia powikłań chirurgicznych, a także u pacjentów, u których stan zdrowia wyklucza wykonanie klasycznej operacji. Ziemski błysk gamma lub atmosferyczny błysk gamma (ang. Terrestrial gamma-ray flash, w skrócie TGF) – krótki (o czasie trwania rzędu milisekundy) rozbłysk promieniowania gamma, którego źródłem jest atmosfera ziemska. Zjawisko zostało odkryte w roku 1994 i jest łączone z aktywnością burzową w atmosferze.

    Selektywność odbiornika radiowego – zdolność do wyodrębnienia spośród różnych sygnałów wielkiej częstotliwości doprowadzonych do wejścia odbiornika tylko sygnału o takiej częstotliwości, na którą jest nastrojony. Kanały logiczne w GSM: Do transmisji w systemie GSM przydzielony jest kanał telekomunikacyjny fizyczny. W poszczególnych szczelinach czasowych mieszczą się pakiety zróżnicowane pod względem struktury czasowej i znaczenia. Kanały logiczne, za pomocą których zorganizowana jest wymiana informacji, realizowane są poprzez transmisję tychże pakietów. Każda komórka systemu posiada jedną wybraną częstotliwość nośną, na której w szczelinie zerowej transmitowane są informacje systemowe do wszystkich stacji z obszaru tej komórki. Stacje ruchome mają możliwość sygnalizacji chęci nawiązania połączenia także w szczelinie zerowej, ale na częstotliwości niższej o 45 MHz W GSM 900 i o 95 MHz w GSM 1800 w tzw. kanale „w górę”. Ta para częstotliwości nośnych jest w danej komórce na stałe wykorzystywana w celach sygnalizacyjnych. Rozróżniamy kilka kanałów logicznych w zależności od ich funkcji i rodzajów pakietów, które je tworzą (rys. 1)

    Zjawisko Comptona, rozpraszanie komptonowskie – zjawisko rozpraszania promieniowania X (rentgenowskiego) i promieniowania gamma, czyli promieniowania elektromagnetycznego o dużej częstotliwości, na swobodnych lub słabo związanych elektronach, w wyniku którego następuje zwiększenie długości fali promieniowania. Za słabo związany uważamy przy tym elektron, którego energia wiązania w atomie, cząsteczce lub sieci krystalicznej jest znacznie niższa, niż energia padającego fotonu. Zjawisko przebiega w tym przypadku praktycznie tak samo, jak dla elektronu swobodnego.

    Pamięć semantyczna – rodzaj pamięci służący do łączenia w grupy informacji o podobnym charakterze. Przypuszczalnie powstała na drodze ewolucji pamięć semantyczna – skojarzeniowa. Działa ona prawdopodobnie w ten sposób, że w mózgu tworzone są zbiory informacji o podobnym charakterze, opatrzone pewnymi etykietami. W zamierzchłych czasach etykiety te niekoniecznie były wyrazami, lecz wraz z upowszechnieniem się języka mówionego słowa szybko nadały się do roli kluczy w pamięci semantycznej. Tak więc pamięć ta w dużej mierze powiązana jest z językiem oraz procesem kojarzenia różnych faktów. Nie ma w niej żadnych reguł co do tego, jak grupowane są poszczególne informacje i ulega ona ciągłemu procesowi nauki.

    VF (ang. Voice frequency, brak polskiej nazwy) – zakres częstotliwości fal akustycznych od 300 do 3400 Hz, wykorzystywany w telefonii do przekazywania informacji głosowych.

    Dodano: 23.11.2009. 15:12  


    Najnowsze