Por John Timmer | Publicação 4 days agoUltima actualização 4 days ago
Um neurônio gigante Único FAZ muitas ligações.
Science / AAAS
A maioria dos Organismos com o Cérebro armazenar e processar PoDE UMA Gama Impressionante de Informações. A Unidade fundamental do Cérebro, neurônio Único hum, porém, tão PoDE se Comunicar nd Mais simples das Maneiras, hum enviando Pulso elétrico simples. O Desafio de compreender Como um estabele Informação não contida Padrão Desses Pulsos VEM OS incomodando neurobiólogos, Décadas Durante, tendão Sido dado o Seu Próprio Nome: Codificação neural.
Em Princípio, existem Duas Formas de Codificação manipulado serviços podería. Em densa Codificação, hum Único transmitem neurônio Que Muita Informação atraves de UMA Complexa Série Picos de Tensão. Ate Certo Ponto, não entanto, ISSO CRIA Tantos Problemas Como aqueles Que resolver, env o neurônio receptor final tera de serviços Capaz de interpretar ESSA Série Complexa de forma adequada, e separa-lo do Ruído de funcionamento.
A Alternativa, esparsas Codificação, Tende um ser utilizada parágrafo Memória da Recuperação sensoriais e Representações. Aqui, hum Único neurônio transmite tão UMA quantidade limitada de Informações (IstoÉ, ha Algo se movendo horizontalmente no Campo de Visão) atraves de hum simples Impulso de Atividade. Informações detalhadas São entao construidos atraves da agregação das Entradas dos Lotes neurônios Deusas.
Um Estudo divulgado não Along Ciência fornece UMA Perspectiva Sobre o Quao Flexível Este Tipo de Sistema serviços PoDE. Os pesquisadores trabalharam com o Sistema olfativo dos Insetos, como Onde Estruturas sem Cérebro chamados de Corpos de Integrar Cogumelo como Entradas de neurônios sensoriais. (São eles chamados de Corpos de Cogumelo n. A Razão Altamente Técnico Que in estabele forma Como UMA Espécie de Cogumelo.) Corpos de Cogumelo utilizaçao escassa de Codificação parágrafo interpretar e OS, Recordar Os cheiros com uma maioria dos neurônios disparando apenas ALGUMAS Resposta in Vezes um perfume um.
Os Autores do Estudo traçou como OS Conexões neurônios Entre sem Corpo do Cogumelo, Que descobriu e uma contactados Por maioria FORAM UM Interneurônio Único gigante Que enviou inibitórios Sinais. Por entoando de Todos os Outros neurônios parágrafo Baixo, ESSA Célula gigante impõe esparsas Codificação, limitando uma quantidade de Atividade Que e Por provocada novo odor um. Also elementos de Permite o ajuste fino da Atividade n. O Corpo INTEIRO do Cogumelo. Aumento de Atividade SUA e Suficiente parágrafo desligar TODO o Sistema parágrafo Baixo, essencialmente Fazendo o inseto Cego cheiros EAo, AO MESMO tempo, Reduzindo SUA Atividade Que fara com o inseto hipersensibilidade um cheiros.
Mamíferos nsa Embora nao neurônios possuem Desse Tipo, ELAS Someone serviços UMA Inovação Exclusiva parágrafo OS Insetos, Autores OS prevêem Que hum Sistema Que funciona de forma semelhante PoDE nsa serviços encontrada vertebrados, e Simplesmente PORQUE Tão simples e funcional.
Ciência , de 2011. DOI: 10.1126/science.1201835 ( Sobre DOIs ).
ORIGINAL
Learning how the brain does its coding
By John Timmer | Published 4 days agoLast updated 4 days ago
A single giant neuron makes many connections.
Science/AAAS
Most organisms with brains can store and process a staggering range of information. The fundamental unit of the brain, a single neuron, however, can only communicate in the simplest of manners, by sending a simple electrical pulse. The challenge of understanding how information is contained in the pattern of these pulses has been bothering neurobiologists for decades, and has been given its own name: neural coding.
In principle, there are two ways coding could be handled. In dense coding, a single neuron would convey lots of information through a complex series of voltage spikes. To a degree, however, this creates as many problems as it solves, since the neuron on the receiving end will have to be able to interpret this complex series properly, and separate it from operating noise.
The alternative, sparse coding, tends to be used for memory recall and sensory representations. Here, a single neuron only conveys a limited amount of information (i.e., there's something moving horizontally in the field of vision) through a simple pulse of activity. Detailed information is then constructed by aggregating the inputs of lots of these neurons.
A study released in yesterday's Science provides some perspective on just how flexible this sort of system can be. Researchers worked with the olfactory system of insects, where structures in the brain called mushroom bodies integrate the inputs from sensory neurons. (they're called mushroom bodies for the highly technical reason that they're shaped kind of like a mushroom.) The mushroom bodies use sparse coding to interpret and recall odors, with most neurons only firing a few times in response to a scent.
The authors of the paper traced the connections among the neurons in the mushroom body, and found that most were contacted by a single, giant interneuron that sent them inhibitory signals. By toning all the other neurons down, this giant cell enforces sparse coding by limiting the amount of activity that is elicited by a new odor. It also allows the fine tuning of activity for the entire mushroom body. Increasing its activity is sufficient to shut the entire system down, essentially making the insect blind to smells, while decreasing its activity will make the insect hypersensitive to scents.
Although us mammals don't have neurons of this sort—they appear to be an innovation exclusive to the insects—the authors predict that a system that functions similarly may be found in vertebrates, simply because it's so simple and functional.
Science, 2011. DOI: 10.1126/science.1201835 (About DOIs).
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