Dendritter: Starten på en neurovidenskabelig revolution

juli 12, 2019
Ny forskning har vist, at dendritter er meget mere end bare passive ledere. Dendritter skaber deres egne elektriske signaler. Denne information kan være starten på en hel neurovidenskabelig revolution.

I mange år har neurovidenskaben anvendt forskellige redskaber for at prøve at “lytte” til samtalerne mellem neuroner. Ligesom lingvister forsøger at tyde fremmede sprog, har forskere prøvet at afkode neurale affyringsmønstre. I den forbindelse virker det til, at dendritter er blevet meget vigtige i neurovidenskaben.

Ny forskning har vist, at neurovidenskaben kun har skrabet i overfladen af hjernens kapacitet. University of California har opdaget et skjult lag af neural kommunikation gennem dendritter. Det betyder, at hjernens kapacitet kan være op til 100 gange større, end hvad man hidtil har troet.

Denne opdagelse kan ændre fundamentet for konventionel neurovidenskab. Indtil for et par måneder siden var neurovidenskab baseret på troen om, at dendritter var passive forbindelser. Forskere mente, at de kun ledte elektriske signaler til cellekroppen, også kaldt soma.

Men denne forskning har vist, at dendritter er meget mere end bare passive ledere. De skaber elektriske signaler i værdier, der er fem gange større og mere hyppige end neuroners.

Dendritter skaber elektriske signaler i værdier, der er fem gange større og mere hyppige end neuroners

Hvad betyder denne opdagelse?

Blandt andet er det muligt, at læring sker gennem dendritter og ikke i soma.

Den traditionelle neurovidenskab har sagt, at de elektriske signaler, som cellekroppe udskiller, er fundamentet for vores kognitive færdigheder. Nu ved vi dog, at dendritter ikke har en passiv funktion. Faktisk udskiller de også deres egne elektriske signaler.

Forskerne har også opdaget, at dendritter er intelligente. Med andre ord, kan de tilpasse deres elektriske signaler over tid. Indtil videre har forskere kun opdaget denne type plasticitet i neurale kroppe. Det vil betyde, at dendritter kan tage ved lære af sig selv.

Da dendritter er meget mere aktive end cellekroppe, kan vi begynde at tro, at meget af den information, der dannes i en neuron, sker på dendrit-niveau. Det vil sige, at dendritter kan fungere som en dataenhed og bearbejde informationen. Det er en selvstændighed, vi ikke havde set komme.

“Det er som pludseligt at opdage, at kablerne til din computers CPU også kan behandle information – helt bizart og ret kontroversielt.

– Dr. Mayank R. Mehta

Hjernens kapacitet

Dr. Mayank R. Mehtas hold af forskere har udviklet et system til at placere elektroder tæt på dendritter i rotter. Systemet tillader dem at opfange elektriske signaler fra dyret, når de er vågne og udfører deres daglige aktiviteter, samt når de sover. De kunne høre dendritternes elektriske aktivitet fire dage i træk.

Forskerne indopererede elektroderne i den bagerste del af isselappen. De opdagede, at når dyrene sov, lignede de elektriske signaler uregelmæssige bølger. De opdagede toppunkter i hver bølge.

Med andre ord, mens rotterne sov, kommunikerede dendritterne. Det gjorde de med elektriske impulser, der var op til fem gange hurtigere end dem i cellekroppene. Når de var vågne, var affyringsmønstret ti gange hurtigere.

Illustration af hjerne

Dendritter her og nu

Noget andet chokerende, som forskerne opdagede under efterforskningen, var den type signal, som dendritterne udsendte. Dendritternes elektriske signal kunne være digitalt, men de viste også store udsving; næsten dobbelt så store som selve rygmarven.

Det betyder, at dendritter viser analog databehandlingsaktivitet. Det er noget, som forskere aldrig tidligere har set i noget neuralt aktivitetsmønster.

Hvad denne type af dendritudsendelse beregner, ser ud til at hænge sammen med tid og rum. Ved at observere rotter i en labyrint kunne forskerne adskille to typer signaler. Det ene kom fra cellekroppen i form af en spids, som en forventning om en adfærd.

I dette tilfælde var det lige inden, rotten drejede om et hjørne. Samtidigt udsendte dendritterne deres signal, lige da dyret drejede om hjørnet.

Det tyder på, at neurovidenskaben har undervurderet hjernens computerkraft. Da dendritter er 100 gange større end soma, må vi formode, at hjernen faktisk har 100 gange så stor kapacitet. Det tyder på, at neuronerne ikke længere er hjernens primære computer.

Moore, J. J., Ravassard, P., Ho, D., Acharya, L., Kees, A., Vuong, C., & Mehta, M. R. (2016). Dynamics of Cortical Dendritic Membrane Potential and Spikes in Freely Behaving Rats. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/096941