Hayatın bir gerçeği olarak, nöronların elektriksel aktivitesinin aynı görevin tekrarları sırasında değişeceği, nihai sonucun aynı olsa bile, bilinmektedir. Yeni bir çalışma, beynin aktivitesindeki birçok devam eden dalgalanmanın, nöronlar üzerinde yerel elektrik alanlarının etkisinin rol oynadığı bir fenomen olan “ephaptic coupling” ile açıklanabileceğini gösteriyor. Cerebral Cortex dergisinde yayımlanan bu bulgu, beynin elektrik alanlarının temel beyin işlevleri için önemli kontrol sinyalleri olarak işlev gördüğüne dair kanıtlara katkıda bulunuyor.
“Beyin, elektriksel etkilerin coşkulu bir denizidir,” diyor çalışmanın yazarlarından Earl K. Miller, Picower Öğrenme ve Hafıza Enstitüsü ile MIT’nin Beyin ve Bilişsel Bilimler Bölümü’nde Nörobilim Profesörü. “Ancak geleneksel beyin işlevi görüşü, yalnızca bireysel nöronlar arasındaki ateşleme ve sinaptik bağlantılara odaklanıyor. Şimdi, elektrik alanı etkilerine dair artan kanıtlar var. Örneğin, bu çalışmada, nöral değişkenliğin, ephaptic etkilerin nöral aktiviteyi nasıl etkilediği ile açıklandığını gösteriyoruz.”
2022 ve 2023 yıllarında, Miller ve birlikte yazarı Dimitris Pinotsis, Londra Üniversitesi City St George’s’te doçent, beynin korteksindeki yerel elektrik alanlarının yalnızca nöronların işlediği bilgiyi herhangi bir bireysel nörondan daha iyi yansıtmadığını değil, aynı zamanda bu alanların, o işlemi gerçekleştiren temel nöral ateşlemeyi örgütlemeye yardımcı olduğunu gösteren birkaç çalışma yayımladı. Bir orkestra şefi gibi, elektrik dalgaları nöron kalabalıklarını “aynı melodiyi çalmaları” için yönlendirebilir. Ayrıca, alanların, nöronların sitoskeletonunu değiştirerek, onları senkronize bir şekilde osilasyona optimize ederek beyin yapısı üzerinde fiziksel bir etki yarattığını sitoelektrik bağlanma yoluyla teorize ediyorlar.
Elektrik alanlarının manipüle edilebilmesi nedeniyle, Miller ve Pinotsis yeni çalışmada, bu alanların anlık beyin işlevini nasıl etkilediğini anlamanın, hastalık durumunda zayıfladığında onu iyileştirmek için tasarlanmış terapötik müdahalelere kapı açabileceğini savunuyor. Her nöral bağlantıyı ayarlamak zor olacaktır, ancak ephaptic coupling, elektrik alanları düzeyinde müdahale etmenin bu terapötik sonuca ulaşabileceğini öne sürüyor, araştırmacılar söylüyor.
“Uygun şekilde tasarlanmış elektrik alanı manipülasyonları, hastaların hatalı devreleri yeniden düzenlemelerine yardımcı olabilir,” diye yazdı Pinotsis ve Miller.
İkili, önceki çalışmalarında, zamanla ortalama alınan sinyalleri analiz ederek, genel olarak, kortekste yerel (veya “mezoskal”) elektrik alanlarının bireysel nöronların elektriksel aktivitesinden kaynaklandığını, ancak alanın nihayetinde onların işlevini temsil ettiğini ve koordine ettiğini belgelediler. Bunu şöyle düşünün: Nöronlar bireysel vatandaşlar gibidir ve elektrik alanları onların hükümetidir. Vatandaşlar bireysel oylarıyla bir hükümet kurduğunda, o zaman hükümetin oluşturduğu ve uyguladığı yasalara tabi ve birleşik hale gelirler.
Yeni çalışmada, ekip, mezoskal elektrik alanlarının yalnızca bu ephaptic etkiyi genel olarak çalışma belleği görevleri sırasında sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda deneme bazında da sağlayıp sağlamadığını sordu. Sonuçta, bu, hem sağlıklı işlev hem de hastalık için önemli olan gerçek beyin operasyonlarının zaman ölçeğine daha yakındır.
Bu nedenle bilim insanları, hayvanların basit bir video oyunu oynarken kaydettikleri verilere yeniden baktılar. Hayvanlara ekranın etrafında altı pozisyondan birinde bir nokta gösterildi. Nokta kaybolduktan sonra, hayvanların oyunu kazanmak ve ödül kazanmak için, noktanın göründüğü yönü belirtmek üzere işaretlendiğinde bakmaları gerektiğinden, eski pozisyonunu hafızalarında tutmaları gerekiyordu. Bu arada, bilim insanları nöral elektrik
