Когда мы просываемся, то то невероятное количество сенсорной информации притекает в мозг, где она фильтруется, чтобы отделить важные сигналы от шумов. Критические ступени этого процесса происходят в неокортексе, имеющем слоитую структуру подобную 6 компьютерным серверам, поставленных один на др. Чувствительные нервы во всем теле собирают информацию и передают её посредством своих длинных аксонов в спецфические слои этой структуры. Внутри неокортекса, информация передается др. нейронам и если сигнал достаточно сильный, то она генерирует потенциал действия и передает сигнал др. слоям коры и в конечном итоге передается в др. регионы головного мозга.
Хотя сигнал может быть амплифицирован с помощью возбуждающиих нейронов, таких как пирамидальные клетки (PYRs) или притушен с помощью ингибирующих нейронов, таких как SST и PV клетки. Ингибирование удерживает сигнал от распространения до тех пор, пока он не преодолеет систему -- как это наблюдается при состояниях, подобных эпилепсии. Странно, что многие возбуждающие PYR клетки возбуждаются редко в одиночные взрывы активности. Изучали поведение таких нейронов.
Whole-cell measurements of input and output
Изучение эффектов одиночных "пиков" в PYR клетках позволяло регистрировать их активности, а также активнось в соседних PV и SST нейронах. Эти типы клеток могут быть различены с помощью молекул, которые они продуцируют, но ученые не имеют полной картины, как они взаимодействуют др. с др., когда сигнал перемещается по сенстоному кортексу.
"Записи с одиночных клеток - это продвинутый метод, применимый к живым мышам, которые были генетически модифицированы," говорит Jean-Sebastian Jouanneau. "Мы можем сегодня применять его к специфическим нейронам, индетифицируемым визуально. Это уникальный подход, который позволяет нам стимулировать отдельные нероны и отслеживать крошечные флюктуации их электрической активности, генерирующей потенциалы действия. Путем стимуляции нервов однго после другого и отслеживания сети, мы можем определять, соединены ли клетки др. с др. и определять эффекты сигнала."
Ученые проделывали эти процедуры сотни раз, прерывания записи путем мониторинга 4-х нейронов одновременно в каждом эксперименте. Для сведения этих данных вместе потребовался крупномасштабный анализ.
A quiet voice that makes everything even quieter
Анализ выявил некоторые неожиданные результаты. Одиночный пик от PYR клетки не провоцирует никакой активности в др. PYR клетках или SST нейронах, с которыми есть соединение. Но PV нейроны поведали др. историю. Одиночный сигнал от PYR клетки заставляет возбуждаться PV нейрон-- удивительно эффективная реакция.
Эффекты от такой передачи сигнала столь же неожиданны. "Сигнал, продуцируемый PV клеткой -- после стимуляции с помощью PYR клетки -- поступает к нервным клеткам мишеням и удерживает их от генерации ими собственного потенциала действия," говорит Poulet. "Такие мишени включают и PYR клетки -- тип клеток, стимулируемых в первую очередь! Результатом является ситуация, когда один сигнал заставляет молчать все соседние клетки."
"Мы наблюдали такого типа глушение сигнала прежде, но не в ответ на одиночный пик," говорит Poulet. "Наблюдаемый эффект необходимо изучить в интактной и активной сети. Это может быть важным механизмом, помогающим головному мозгу фильтровать едва различимые, но важные стимулы, чтобы они достигали мишени, несмотря на шумы."