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Existe-t-il des neurones bidirectionnels ?

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Les neurones sont pour la plupart unidirectionnels, c'est à dire. les impulsions électriques entrent par une extrémité et sortent par l'autre. Existe-t-il également des neurones bidirectionnels, c'est à dire., des neurones qui ont une extrémité réceptrice et une extrémité émettrice qui ne s'excluent pas mutuellement ?


Le classique, synapse chimique n'offre qu'un trafic à sens unique. Dans des conditions physiologiques, le neurone présynaptique libère des vésicules à son axone terminal et le neurone postsynaptique exprime les protéines réceptrices correspondantes dans la région dendritique. Inversement, le neurone présynaptique n'a pas les molécules réceptrices et le neurone postsynaptique n'a pas la machinerie sécrétoire pour libérer le neurotransmetteur dans la fente synaptique (Purves et al., 2001).

Notez, cependant, que le neurone présynaptique peut exprimer des récepteurs de neurotransmetteurs régulateurs qui se lient à son propre neurotransmetteur libéré, mais ceux-ci ne génèrent pas de potentiels d'action. Et notez que le neurone postsynaptique peut libérer des neuromodulateurs dans la fente synaptique. Cependant, ces composés n'initient pas de potentiels d'action, mais n'ont qu'un rôle régulateur.

Il y a cependant aussi le synapse électrique, médiée par des jonctions communicantes. Ces jonctions communicantes sont des pores de protéines qui connectent électriquement et chimiquement les neurones adjacents directement. Dans ce cas, les changements potentiels générés dans une cellule peuvent se propager librement comme une onde vers d'autres cellules voisines. Notez que ce mode de couplage électrique n'induit pas de potentiels d'action, mais il représente la propagation passive des différences de tension, appelée couplage électrotonique (Mylvaganam et al., 2014). Quelle cellule initie l'onde n'a pas d'importance, car l'onde peut se propager à chaque cellule tant qu'elle est connectée via des jonctions communicantes. Bien que ces jonctions communicantes soient appelées synapses électriques, la terminologie présynaptique et postsynaptique s'applique dans un sens beaucoup plus lâche, car n'importe quel neurone dans le tissu peut agir comme l'un ou l'autre (Sheriar, 2004).

Les références
- Mylvaganam et al., Physiol avant (2014); 5: 172 - Purves et al. (éd.), Neurosciences. 2sd éd. Sunderland (MA) : Sinauer Associates (2001)
- Sherair BAA (2004); 1662(1-2): 113-37


Les synapses chimiques peuvent être bidirectionnelles, en particulier chez les invertébrés :

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2984356

https://elifesciences.org/articles/16962


Apprentissage[modifier | modifier la source]

Imaginons que nous souhaitions stocker deux associations, A1:B1 et A2:B2.

Celles-ci sont ensuite transformées en formes bipolaires :

A partir de là, on calcule /> où /> désigne la transposition. Donc,

Rappel[modifier | modifier la source]

Pour récupérer l'association A1, nous la multiplions par M pour obtenir (4, 2, -2, -4), qui, lorsqu'il franchit un seuil, donne (1, 1, 0, 0), qui est B1. Pour trouver l'association inverse, multipliez-la par la transposée de M.


Le miroir de l'esprit

Un nouveau type de neurone, appelé neurone miroir, pourrait aider à expliquer comment nous apprenons par mimétisme et pourquoi nous sympathisons avec les autres.

Vous marchez dans un parc quand, sorti de nulle part, l'homme devant vous se fait gifler par un frisbee errant. Automatiquement, vous reculez de sympathie. Ou vous regardez une course et vous sentez votre propre cœur battre d'excitation alors que les coureurs rivalisent pour franchir la ligne d'arrivée en premier. Ou vous voyez une femme renifler de la nourriture inconnue et plisser le nez de dégoût. Soudain, votre propre estomac se retourne à la pensée du repas.

Pendant des années, de telles expériences ont intrigué les psychologues, les neuroscientifiques et les philosophes, qui se sont demandé pourquoi nous réagissions avec tant d'instinct aux actions des autres. Comment comprenons-nous, si immédiatement et instinctivement, leurs pensées, leurs sentiments et leurs intentions ?

Maintenant, certains chercheurs pensent qu'une découverte récente appelée neurones miroirs pourrait fournir une réponse basée sur les neurosciences à ces questions. Les neurones miroirs sont un type de cellule cérébrale qui répond de la même manière lorsque nous effectuons une action et lorsque nous voyons quelqu'un d'autre effectuer la même action. Ils ont été découverts pour la première fois au début des années 1990, lorsqu'une équipe de chercheurs italiens a découvert des neurones individuels dans le cerveau de singes macaques qui se sont déclenchés à la fois lorsque les singes ont saisi un objet et également lorsque les singes ont regardé un autre primate saisir le même objet.

Le neuroscientifique Giacomo Rizzolatti, MD, qui, avec ses collègues de l'Université de Parme, a identifié pour la première fois les neurones miroirs, dit que les neurones pourraient aider à expliquer comment et pourquoi nous « lisons » l'esprit des autres et ressentons de l'empathie pour eux. Si regarder une action et effectuer cette action peut activer les mêmes parties du cerveau chez les singes - jusqu'à un seul neurone - alors il est logique que regarder une action et effectuer une action puisse également susciter les mêmes sentiments chez les gens.

Le concept est peut-être simple, mais ses implications sont de grande envergure. Au cours de la dernière décennie, de plus en plus de recherches ont suggéré que les neurones miroirs pourraient aider à expliquer non seulement l'empathie, mais aussi l'autisme (voir page 52) et même l'évolution du langage (voir page 54).

En fait, le psychologue V.S. Ramachandran, PhD, a appelé la découverte des neurones miroirs l'une des "histoires non publiées les plus importantes de la décennie".

Mais cette histoire n'en est qu'à ses débuts. Les chercheurs n'ont pas encore été en mesure de prouver que les humains ont des neurones miroirs individuels comme les singes, bien qu'ils aient montré que les humains ont un système miroir plus général. Et les chercheurs commencent tout juste à s'éloigner du cortex moteur pour essayer de déterminer où ailleurs dans le cerveau ces neurones pourraient résider.

La première étude

La découverte des neurones miroirs doit autant au hasard qu'à l'habileté. Dans les années 1980, Rizzolatti et ses collègues avaient découvert que certains neurones d'une zone du cortex prémoteur des singes macaques appelée F5 se déclenchaient lorsque les singes faisaient des choses comme atteindre ou mordre une cacahuète.

Les chercheurs voulaient en savoir plus sur la façon dont ces neurones réagissaient à différents objets et actions. Ils ont donc utilisé des électrodes pour enregistrer l'activité des neurones F5 individuels tout en donnant aux singes différents objets à manipuler.

Ils ont rapidement remarqué quelque chose de surprenant : lorsqu'ils ramassaient un objet - disons, une cacahuète - pour le remettre au singe, certains des neurones moteurs du singe commençaient à se déclencher. Plus surprenant encore, ce sont les mêmes neurones qui se déclenchent également lorsque le singe lui-même saisit la cacahuète.

Les chercheurs ont découvert que les neurones individuels ne répondraient qu'à des actions très spécifiques. Un neurone miroir qui se déclenche lorsque, disons, le singe saisit une cacahuète ne se déclenche également que lorsque l'expérimentateur saisit une cacahuète, tandis qu'un neurone qui se déclenche lorsque le singe met une cacahuète dans sa bouche ne se déclenche également que lorsque l'expérimentateur met une cacahuète dedans. sa propre bouche.

Les chercheurs ont écrit sur leur découverte inattendue dans un article de 1992 en Recherche expérimentale sur le cerveau (Vol. 91, n° 1, pages 176-180). Quatre ans plus tard, dans un article de Cerveau (Vol. 119, n° 2, pages 593 à 609), ils ont surnommé leur découverte « neurones miroirs ».

"Nous avons eu de la chance, car il n'y avait aucun moyen de savoir que de tels neurones existaient", explique Rizzollati. "Mais nous étions dans la bonne zone pour les trouver."

Des singes aux humains

Une fois que les chercheurs ont identifié les neurones miroirs chez les singes, l'étape suivante consistait à les rechercher chez les humains. Mais ils n'ont pas pu enregistrer l'activité de neurones uniques chez l'homme de la même manière qu'ils le pourraient chez les singes, car cela nécessite de fixer des électrodes directement au cerveau.

Au lieu de cela, la première étude sur les neurones miroirs humains a examiné les contractions musculaires de la main. Dans un article de 1995 dans le Journal de neurophysiologie (Vol. 73, n° 6, pages 2 608-2 611), Rizzolatti et le neuroscientifique Luciano Fadiga, MD, PhD, maintenant à l'Université de Ferrara, ont enregistré des potentiels évoqués moteurs - un signal qu'un muscle est prêt à bouger - des muscles de la main des participants pendant que les participants regardaient l'expérimentateur saisir des objets. Ils ont découvert que ces potentiels correspondaient aux potentiels enregistrés lorsque les participants saisissaient eux-mêmes les objets.

Depuis lors, la plupart des études sur le système neurone-miroir humain ont utilisé une sorte de neuro-imagerie, généralement l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Par exemple, à l'Université de Californie à Los Angeles, le neuroscientifique Marco Iacoboni, MD, PhD, a utilisé l'IRMf pour imager l'activité cérébrale des étudiants universitaires alors qu'ils regardaient les expérimentateurs faire des mouvements de doigts et qu'ils faisaient eux-mêmes les mêmes mouvements de doigts. Dans l'étude publiée dans Science (Vol. 286, n° 5 449, pages 2 526 à 2 528), Iacoboni et ses collègues ont trouvé une activité dans certaines des mêmes zones du cortex frontal et du lobule pariétal dans les deux situations.

La différence entre les études d'imagerie chez l'homme et les études électrophysiologiques chez le singe est d'ampleur, explique le psychologue Christian Keysers, PhD, qui étudie le système de neurones miroirs humains à l'Université de Groningue aux Pays-Bas.

"Lorsque nous enregistrons les signaux des neurones chez les singes, nous pouvons vraiment savoir qu'un seul neurone est impliqué à la fois dans l'exécution de la tâche et dans le fait de voir quelqu'un d'autre effectuer la tâche", dit-il. "Avec l'imagerie, vous savez que dans une petite boîte d'environ trois millimètres sur trois millimètres sur trois millimètres, vous avez une activation à la fois du fait et de la vue. Mais cette petite boîte contient des millions de neurones, vous ne pouvez donc pas savoir avec certitude qu'ils sont les mêmes. neurones - peut-être qu'ils ne sont que des voisins."

En d'autres termes, bien que les chercheurs aient trouvé des preuves d'un système de miroirs chez l'homme, ils n'ont pas encore prouvé l'existence de neurones miroirs individuels en dehors des singes. C'est pourquoi, dit Keysers, il est important que les chercheurs continuent d'étudier le système de miroirs chez les singes et les humains.

Dépasser le cortex moteur

Toutes les études originales sur les neurones miroirs ont examiné des singes et des humains alors qu'ils effectuaient des actions et observaient d'autres effectuer des actions. Il y a une bonne raison à cela, dit Keysers - les aires motrices du cerveau sont parmi les mieux comprises et les mieux cartographiées, il est donc plus facile de savoir où chercher des neurones particuliers là-bas.

Mais certaines des questions les plus intéressantes soulevées par les neurones miroirs ne peuvent pas être résolues par les seuls neurones moteurs – les chercheurs veulent comprendre comment nous percevons les émotions et les sensations des autres, pas seulement leurs actions.

Keysers et ses collègues enquêtent uniquement sur ces problèmes. Dans une étude récente, lui et le neuroscientifique Bruno Wicker, PhD, ont utilisé l'IRMf pour examiner l'émotion du dégoût. Dans une recherche publiée dans Neurone en 2003 (Vol. 40, No. 3, pages 655-664), ils ont imagé le cerveau de 14 participants masculins alors que les participants inhalaient des odeurs nocives - telles que l'acide butyrique, qui sent le beurre pourri - et alors qu'ils regardaient un film d'un acteur plissant son visage d'un air dégoûté. Les chercheurs ont découvert que se sentir dégoûté et regarder quelqu'un d'autre avoir l'air dégoûté activaient un segment particulier d'une zone olfactive du cerveau des participants appelée insula antérieure.

Dans une autre étude récente, également publiée dans Neurone (Vol. 42, n° 2, pages 335-346), Keysers et ses collègues se sont penchés sur « l'empathie tactile », ou la façon dont nous ressentons la vue des autres touchés. Il a découvert que la même zone du cortex somatosensoriel était active à la fois lorsque les 14 participants - cette fois des hommes et des femmes - ont été légèrement touchés sur la jambe avec un engin semblable à un plumeau, et lorsqu'ils ont vu des photos de quelqu'un d'autre. être touché au même endroit.

"La chose de base que nous essayons de faire dans mon laboratoire est d'aller au-delà de la description motrice originale des neurones à un phénomène plus général - comment nous percevons le toucher, les émotions et la douleur des autres", explique Keysers.

D'autres chercheurs s'intéressent à savoir si les neurones miroirs répondent non seulement aux actions ou émotions des autres, mais aussi aux intention derrière ces actions.

"Vous pouvez prendre une tasse de thé parce que vous voulez en prendre une gorgée ou parce que vous débarrassez la table", explique Marco Iacoboni. "La question est de savoir si les neurones miroirs peuvent faire la différence."

Dans une étude récente publiée dans PLOS Biologie (Vol. 3, No. 3, pages 529-535), lui et ses collègues ont trouvé des preuves qu'ils le peuvent. Les chercheurs ont utilisé l'IRMf pour examiner 23 participants alors qu'ils regardaient des vidéos d'une main ramassant une tasse de thé. Dans une vidéo, la tasse de thé était posée sur une table au milieu d'une théière et d'une assiette de biscuits, signe qu'un goûter était en cours et que la main saisissait la tasse pour en prendre une gorgée. Dans l'autre vidéo, la table était en désordre et parsemée de miettes, signe que la fête était terminée et que la main débarrassait la table. Dans une troisième vidéo la coupe était seule, hors de tout contexte. Les chercheurs ont découvert que les neurones miroirs du cortex prémoteur et d'autres aires cérébrales réagissaient plus fortement aux actions intégrées dans le contexte du goûter qu'à la scène sans contexte.

"Cela suggère que les neurones sont importants pour comprendre les intentions ainsi que les actions", explique Iacoboni.

Prenez toutes ces preuves ensemble, et il semble clair que les neurones miroirs sont une clé pour comprendre comment les êtres humains survivent et prospèrent dans un monde social complexe, déclare le neuroscientifique Vittorio Gallese, MD, PhD, l'un des collègues de Rizzolatti à l'Université de Parme. .

"Ce mécanisme neuronal est involontaire et automatique", dit-il - avec lui, nous n'avons pas à pense sur ce que font ou ressentent les autres, nous savons simplement.

« Il semble que nous soyons programmés pour voir les autres personnes comme nous, plutôt que différentes », dit Gallese. "À la racine, en tant qu'humains, nous identifions la personne à laquelle nous sommes confrontés comme quelqu'un comme nous."


BLA : Tout sur les neurotransmetteurs

Neurotransmetteurs

  • Le niveau d'analyse biologique en psychologie de l'IB suggère qu'il existe origines physiologiques de nombreux comportements
  • Le niveau biologique d'analyse suggère que les êtres humains devraient être étudiés comme des organismes biologiques
        • Ce point de vue est controversé, c'est pourquoi la psychologie de l'IB tente d'aborder le comportement humain avec une vision holistique - en tenant compte des facteurs cognitifs, biologiques et socioculturels qu'une personne expérimente quotidiennement - pour déterminer les origines du comportement humain.
        • Processus cérébraux
        • Neurotransmetteurs
        • Les hormones
        • Gènes

        -N E U R O T R A N S M I T T E R S-

        - EXEMPLE -

        Martinez et Kesner 1991 - Le rôle du neurotransmetteur acétylcholine sur la formation de la mémoire -

        • Objectif : voir le rôle de l'acétylcholine (un neurotransmetteur) dans la formation de la mémoire
          • Acétylcholine : on pense qu'elle joue un rôle dans la formation de la mémoire, l'expérience testait donc cette hypothèse / hypothèse
            • Groupe 1 : Un groupe de rats injectés avec scopolamine, qui bloque les récepteurs de l'acétylcholine sur les neurones, diminuant ainsi l'acétylcholine disponible.
            • Groupe 2 : Un groupe de rats injectés avec physostigmine, qui bloque le processus de nettoyage de la cholinestérase, qui est responsable du nettoyage de l'acétylcholine des récepteurs.
            • Groupe 3 : Un groupe de rats témoins, non traités avec quoi que ce soit

            5 commentaires :

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            Que sont les neurones miroirs ?

            L'histoire des neurones miroirs a commencé assez simplement. En 1992, une équipe de neuroscientifiques dirigée par Giacomo Rizzolatti a inséré de minuscules électrodes dans le cerveau de singes macaques, dans l'espoir de mieux comprendre comment le cerveau orchestre l'interaction délicate des muscles impliqués dans le mouvement de la main. À l'aide de ces électrodes, les chercheurs ont surveillé l'activité des neurones, les cellules qui constituent les plus petites unités de traitement du cerveau, analogues aux micropuces des ordinateurs. Un neurone peut être spécialisé pour exécuter n'importe laquelle d'un nombre vertigineux de fonctions, de la perception d'un visage à la régulation du sommeil et de l'éveil.

            L'équipe de Rizzolatti, examinant les neurones d'une partie du cerveau du macaque impliquée dans le contrôle des muscles de la main, s'attendait à trouver des neurones qui se déclenchent spécifiquement lorsque le singe effectue des actions particulières, comme atteindre ou saisir quelque chose. Ils ont en effet trouvé des neurones qui se sont déclenchés lorsque le singe a effectué ces actions, mais il s'est avéré que ce n'était que la moitié de l'histoire. Un jour, alors que les expérimentateurs déjeunaient dans la même pièce que les singes, ils ont observé quelque chose de totalement inattendu : certains de ces neurones aussi tiré lorsque le singe a observé un expérimentateur effectuer la même action (dans ce cas, apporter de la nourriture à sa bouche). Bref : ces neurones se sont déclenchés à la fois quand singe voir, et quand singe faire.

            Figure 1: Neurones miroirs en action. Un neurone miroir déclenche une impulsion électrique, ou potentiel d'action, lorsque le singe observe ou exécute une action spécifique. Dans ce cas, le neurone miroir répond aux actions de préhension. Le graphique du bas montre à quoi ressembleraient les potentiels d'action (chacun représenté comme une bosse) lorsqu'ils seraient mesurés avec une électrode, telle qu'elle est utilisée par les chercheurs.


            Contenu

            Les neurones sont les principaux composants du système nerveux, ainsi que les cellules gliales qui leur apportent un soutien structurel et métabolique. Le système nerveux est composé du système nerveux central, qui comprend le cerveau et la moelle épinière, et du système nerveux périphérique, qui comprend les systèmes nerveux autonome et somatique. Chez les vertébrés, la majorité des neurones appartiennent au système nerveux central, mais certains résident dans les ganglions périphériques, et de nombreux neurones sensoriels sont situés dans des organes sensoriels tels que la rétine et la cochlée.

            Les axones peuvent se regrouper en fascicules qui constituent les nerfs du système nerveux périphérique (comme des brins de fil constituant des câbles). Les faisceaux d'axones du système nerveux central sont appelés faisceaux.

            Les neurones sont hautement spécialisés pour le traitement et la transmission des signaux cellulaires. Compte tenu de la diversité de leurs fonctions exécutées dans différentes parties du système nerveux, il existe une grande variété dans leur forme, leur taille et leurs propriétés électrochimiques. Par exemple, le soma d'un neurone peut varier de 4 à 100 micromètres de diamètre. [1]

            • Les soma est le corps du neurone. Comme il contient le noyau, la plupart de la synthèse des protéines se produit ici. Le noyau peut mesurer de 3 à 18 micromètres de diamètre. [2]
            • Les dendrites d'un neurone sont des extensions cellulaires avec de nombreuses branches. Cette forme et cette structure globales sont appelées métaphoriquement un arbre dendritique. C'est là que la majorité des entrées du neurone se produit via la colonne vertébrale dendritique.
            • Les axone est une projection plus fine, semblable à un câble, qui peut s'étendre sur des dizaines, des centaines, voire des dizaines de milliers de fois le diamètre du soma. L'axone transporte principalement les signaux nerveux du soma et lui renvoie certains types d'informations. De nombreux neurones n'ont qu'un seul axone, mais cet axone peut - et subira généralement - une ramification étendue, permettant la communication avec de nombreuses cellules cibles. La partie de l'axone où il émerge du soma s'appelle le monticule d'axone. En plus d'être une structure anatomique, la butte axonale a également la plus grande densité de canaux sodiques voltage-dépendants. Cela en fait la partie du neurone la plus facilement excitée et la zone d'initiation du pic pour l'axone. En termes électrophysiologiques, il a le potentiel de seuil le plus négatif.
              • Alors que l'axone et la butte d'axone sont généralement impliqués dans la sortie d'informations, cette région peut également recevoir des informations d'autres neurones.

              La vision acceptée du neurone attribue des fonctions dédiées à ses divers composants anatomiques, cependant, les dendrites et les axones agissent souvent de manière contraire à leur fonction dite principale. [ citation requise ]

              Les axones et les dendrites du système nerveux central ne font généralement qu'environ un micromètre d'épaisseur, tandis que certains dans le système nerveux périphérique sont beaucoup plus épais. Le soma a généralement un diamètre d'environ 10 à 25 micromètres et n'est souvent pas beaucoup plus gros que le noyau cellulaire qu'il contient. L'axone le plus long d'un motoneurone humain peut mesurer plus d'un mètre de long, s'étendant de la base de la colonne vertébrale aux orteils.

              Les neurones sensoriels peuvent avoir des axones qui vont des orteils à la colonne postérieure de la moelle épinière, sur plus de 1,5 mètre chez l'adulte. Les girafes ont des axones uniques de plusieurs mètres de long sur toute la longueur de leur cou. Une grande partie de ce que l'on sait sur la fonction axonale provient de l'étude de l'axone géant du calmar, une préparation expérimentale idéale en raison de sa taille relativement immense (0,5 à 1 millimètre d'épaisseur, plusieurs centimètres de long).

              Les neurones complètement différenciés sont postmitotiques de façon permanente [3] cependant, les cellules souches présentes dans le cerveau adulte peuvent régénérer des neurones fonctionnels tout au long de la vie d'un organisme (voir neurogenèse). Les astrocytes sont des cellules gliales en forme d'étoile. On a observé qu'ils se transformaient en neurones en raison de leur caractéristique de pluripotence semblable à celle des cellules souches.

              Membrane Modifier

              Comme toutes les cellules animales, le corps cellulaire de chaque neurone est entouré d'une membrane plasmique, une bicouche de molécules lipidiques contenant de nombreux types de structures protéiques. Une bicouche lipidique est un puissant isolant électrique, mais dans les neurones, de nombreuses structures protéiques intégrées dans la membrane sont électriquement actives. Ceux-ci comprennent des canaux ioniques qui permettent aux ions chargés électriquement de traverser la membrane et des pompes ioniques qui transportent chimiquement les ions d'un côté de la membrane à l'autre. La plupart des canaux ioniques ne sont perméables qu'à des types spécifiques d'ions. Certains canaux ioniques sont dépendants de la tension, ce qui signifie qu'ils peuvent être commutés entre les états ouvert et fermé en modifiant la différence de tension à travers la membrane. D'autres sont chimiquement fermées, ce qui signifie qu'elles peuvent être commutées entre les états ouvert et fermé par des interactions avec des produits chimiques qui diffusent à travers le liquide extracellulaire. Les matériaux ioniques comprennent le sodium, le potassium, le chlorure et le calcium. Les interactions entre les canaux ioniques et les pompes ioniques produisent une différence de tension à travers la membrane, généralement un peu moins de 1/10 de volt à la ligne de base. Cette tension a deux fonctions : premièrement, elle fournit une source d'alimentation pour un assortiment de machines protéiques dépendant de la tension qui sont intégrées dans la membrane, deuxièmement, elle fournit une base pour la transmission de signaux électriques entre différentes parties de la membrane.

              Histologie et structure interne Modifier

              De nombreux amas microscopiques appelés corps de Nissl (ou substance de Nissl) sont observés lorsque les corps des cellules nerveuses sont colorés avec un colorant basophile (« aimant les bases »). Ces structures sont constituées d'un réticulum endoplasmique rugueux et d'un ARN ribosomique associé. Nommés d'après le psychiatre et neuropathologiste allemand Franz Nissl (1860-1919), ils sont impliqués dans la synthèse des protéines et leur importance peut s'expliquer par le fait que les cellules nerveuses sont très actives sur le plan métabolique. Les colorants basophiles tels que l'aniline ou l'hématoxyline (faiblement) [4] mettent en évidence des composants chargés négativement et se lient ainsi au squelette phosphate de l'ARN ribosomique.

              Le corps cellulaire d'un neurone est soutenu par un maillage complexe de protéines structurelles appelées neurofilaments, qui, avec les neurotubules (microtubules neuronaux) sont assemblés en neurofibrilles plus grandes. [5] Certains neurones contiennent également des granules pigmentaires, tels que la neuromélanine (un pigment noir brunâtre qui est un sous-produit de la synthèse des catécholamines) et la lipofuscine (un pigment brun jaunâtre), qui s'accumulent tous deux avec l'âge. [6] [7] [8] D'autres protéines structurelles importantes pour la fonction neuronale sont l'actine et la tubuline des microtubules. La -tubuline de classe III se trouve presque exclusivement dans les neurones. L'actine se trouve principalement aux extrémités des axones et des dendrites au cours du développement neuronal. Là, la dynamique de l'actine peut être modulée via une interaction avec les microtubules. [9]

              Il existe différentes caractéristiques structurelles internes entre les axones et les dendrites. Les axones typiques ne contiennent presque jamais de ribosomes, sauf certains dans le segment initial. Les dendrites contiennent du réticulum endoplasmique granulaire ou des ribosomes, en quantités décroissantes à mesure que la distance par rapport au corps cellulaire augmente.

              Les neurones varient en forme et en taille et peuvent être classés selon leur morphologie et leur fonction. [11] L'anatomiste Camillo Golgi a regroupé les neurones en deux types de type I avec de longs axones utilisés pour déplacer des signaux sur de longues distances et de type II avec des axones courts, qui peuvent souvent être confondus avec des dendrites. Les cellules de type I peuvent être classées en fonction de l'emplacement du soma. La morphologie de base des neurones de type I, représentés par les motoneurones spinaux, se compose d'un corps cellulaire appelé soma et d'un long axone mince recouvert d'une gaine de myéline. L'arbre dendritique s'enroule autour du corps cellulaire et reçoit des signaux d'autres neurones. L'extrémité de l'axone a des terminaux axonaux ramifiés qui libèrent des neurotransmetteurs dans un espace appelé fente synaptique entre les terminaux et les dendrites du prochain neurone.

              Classification structurelle Modifier

              Polarité Modifier

              La plupart des neurones peuvent être anatomiquement caractérisés comme :

                : processus unique : 1 axone et 1 dendrite : 1 axone et 2 dendrites ou plus
                  : les neurones avec des processus axonaux saillants les exemples sont les cellules pyramidales, les cellules de Purkinje et les cellules de la corne antérieure : les neurones dont le processus axonal projette localement le meilleur exemple est la cellule granulaire

                Autre Modifier

                Certains types neuronaux uniques peuvent être identifiés en fonction de leur emplacement dans le système nerveux et de leur forme distincte. Quelques exemples sont:

                  , des interneurones qui forment un plexus dense de terminaux autour du soma des cellules cibles, trouvés dans le cortex et le cervelet , de gros motoneurones , des interneurones du cervelet , la plupart des neurones du corps strié , d'énormes neurones du cervelet, un type de Golgi I neurone multipolaire, neurones à soma triangulaire, un type de Golgi I, neurones dont les deux extrémités sont liées à des motoneurones alpha, interneurones avec dendrite unique se terminant par une touffe en brosse, un type de cellules neuronales de Golgi II, motoneurones situés dans la moelle épinière , des interneurones qui relient des zones du cerveau très éloignées les unes des autres

                Classification fonctionnelle Modifier

                Direction Modifier

                  transmettent des informations des tissus et des organes au système nerveux central et sont également appelés neurones sensoriels. (neurones moteurs) transmettent des signaux du système nerveux central aux cellules effectrices. connecter les neurones dans des régions spécifiques du système nerveux central.

                Afférent et efférent font également généralement référence aux neurones qui, respectivement, apportent ou envoient des informations au cerveau.

                Action sur les autres neurones Modifier

                Un neurone affecte les autres neurones en libérant un neurotransmetteur qui se lie aux récepteurs chimiques. L'effet sur le neurone postsynaptique est déterminé par le type de récepteur qui est activé, et non par le neurone présynaptique ou par le neurotransmetteur. Un neurotransmetteur peut être considéré comme une clé et un récepteur comme un verrou : le même neurotransmetteur peut activer plusieurs types de récepteurs. Les récepteurs peuvent être classés en gros comme excitateur (provoquant une augmentation de la cadence de tir), inhibiteur (provoquant une diminution de la cadence de tir), ou modulant (provoquant des effets durables non directement liés à la cadence de tir).

                Les deux neurotransmetteurs les plus courants (90%+) dans le cerveau, le glutamate et le GABA, ont des actions largement cohérentes. Le glutamate agit sur plusieurs types de récepteurs et a des effets excitateurs au niveau des récepteurs ionotropes et un effet modulateur au niveau des récepteurs métabotropiques. De même, le GABA agit sur plusieurs types de récepteurs, mais tous ont des effets inhibiteurs (au moins chez les animaux adultes). En raison de cette cohérence, il est courant que les neuroscientifiques se réfèrent aux cellules qui libèrent du glutamate en tant que « neurones excitateurs » et aux cellules qui libèrent le GABA en tant que « neurones inhibiteurs ». Certains autres types de neurones ont des effets constants, par exemple les motoneurones "excitateurs" de la moelle épinière qui libèrent de l'acétylcholine et les neurones spinaux "inhibiteurs" qui libèrent de la glycine.

                La distinction entre neurotransmetteurs excitateurs et inhibiteurs n'est pas absolue. Cela dépend plutôt de la classe de récepteurs chimiques présents sur le neurone postsynaptique. En principe, un seul neurone, libérant un seul neurotransmetteur, peut avoir des effets excitateurs sur certaines cibles, inhibiteurs sur d'autres, modulateurs sur d'autres encore. Par exemple, les cellules photoréceptrices de la rétine libèrent constamment le neurotransmetteur glutamate en l'absence de lumière. Les cellules bipolaires dites OFF sont, comme la plupart des neurones, excitées par le glutamate libéré. Cependant, les neurones cibles voisins appelés cellules bipolaires ON sont à la place inhibés par le glutamate, car ils manquent de récepteurs ionotropes typiques du glutamate et expriment à la place une classe de récepteurs métabotropiques inhibiteurs du glutamate. [12] Lorsque la lumière est présente, les photorécepteurs cessent de libérer du glutamate, ce qui soulage les cellules bipolaires ON de l'inhibition, les activant cela supprime simultanément l'excitation des cellules bipolaires OFF, les faisant taire.

                Il est possible d'identifier le type d'effet inhibiteur qu'un neurone présynaptique aura sur un neurone postsynaptique, sur la base des protéines exprimées par le neurone présynaptique. Les neurones exprimant la parvalbumine atténuent généralement le signal de sortie du neurone postsynaptique dans le cortex visuel, tandis que les neurones exprimant la somatostatine bloquent généralement les entrées dendritiques vers le neurone postsynaptique. [13]

                Modèles de décharge Modifier

                Les neurones ont des propriétés électro-réactives intrinsèques comme les modèles oscillatoires de tension transmembranaire intrinsèque. [14] Ainsi les neurones peuvent être classés selon leurs caractéristiques électrophysiologiques :

                • Dosage tonique ou régulier. Certains neurones sont généralement constamment (toniquement) actifs, généralement à une fréquence constante. Exemple : les interneurones dans le neurostriatum.
                • Phasique ou éclatant. Les neurones qui tirent en rafales sont appelés phasiques.
                • Pointage rapide. Certains neurones se distinguent par leur taux de décharge élevé, par exemple certains types d'interneurones inhibiteurs corticaux, les cellules du globus pallidus, les cellules ganglionnaires rétiniennes. [15][16]

                Neurotransmetteur Modifier

                • Neurones cholinergiques—acétylcholine. L'acétylcholine est libérée des neurones présynaptiques dans la fente synaptique. Il agit comme un ligand à la fois pour les canaux ioniques ligand-dépendants et pour les récepteurs muscariniques métabotropiques (GPCR). Les récepteurs nicotiniques sont des canaux ioniques pentamériques ligand-dépendants composés de sous-unités alpha et bêta qui se lient à la nicotine. La liaison au ligand ouvre le canal provoquant un afflux de dépolarisation Na + et augmente la probabilité de libération de neurotransmetteur présynaptique. L'acétylcholine est synthétisée à partir de la choline et de l'acétyl coenzyme A.
                • Neurones adrénergiques — noradrénaline. La noradrénaline (norépinéphrine) est libérée par la plupart des neurones postganglionnaires du système nerveux sympathique sur deux ensembles de GPCR : les récepteurs alpha-adrénergiques et les récepteurs bêta-adrénergiques. La noradrénaline est l'un des trois neurotransmetteurs catécholamines courants, et le plus répandu d'entre eux dans le système nerveux périphérique comme avec les autres catécholamines, il est synthétisé à partir de la tyrosine.
                • Neurones GABAergiques : acide gamma aminobutyrique. Le GABA est l'un des deux neuroinhibiteurs du système nerveux central (SNC), avec la glycine. Le GABA a une fonction homologue à l'ACh, en ouvrant des canaux anioniques qui permettent aux ions Cl − d'entrer dans le neurone post-synaptique. Cl − provoque une hyperpolarisation dans le neurone, diminuant la probabilité qu'un potentiel d'action se déclenche à mesure que la tension devient plus négative (pour qu'un potentiel d'action se déclenche, un seuil de tension positif doit être atteint). GABA is synthesized from glutamate neurotransmitters by the enzyme glutamate decarboxylase.
                • Glutamatergic neurons—glutamate. Glutamate is one of two primary excitatory amino acid neurotransmitters, along with aspartate. Glutamate receptors are one of four categories, three of which are ligand-gated ion channels and one of which is a G-protein coupled receptor (often referred to as GPCR).
                  and Kainate receptors function as cation channels permeable to Na + cation channels mediating fast excitatory synaptic transmission. receptors are another cation channel that is more permeable to Ca 2+ . The function of NMDA receptors depend on glycine receptor binding as a co-agonist within the channel pore. NMDA receptors do not function without both ligands present.
            • Metabotropic receptors, GPCRs modulate synaptic transmission and postsynaptic excitability.
              • Dopaminergic neurons—dopamine. Dopamine is a neurotransmitter that acts on D1 type (D1 and D5) Gs-coupled receptors, which increase cAMP and PKA, and D2 type (D2, D3, and D4) receptors, which activate Gi-coupled receptors that decrease cAMP and PKA. Dopamine is connected to mood and behavior and modulates both pre- and post-synaptic neurotransmission. Loss of dopamine neurons in the substantia nigra has been linked to Parkinson's disease. Dopamine is synthesized from the amino acid tyrosine. Tyrosine is catalyzed into levadopa (or L-DOPA) by tyrosine hydroxlase, and levadopa is then converted into dopamine by the aromatic amino acid decarboxylase.
              • Serotonergic neurons—serotonin. Serotonin (5-Hydroxytryptamine, 5-HT) can act as excitatory or inhibitory. Of its four 5-HT receptor classes, 3 are GPCR and 1 is a ligand-gated cation channel. Serotonin is synthesized from tryptophan by tryptophan hydroxylase, and then further by decarboxylase. A lack of 5-HT at postsynaptic neurons has been linked to depression. Drugs that block the presynaptic serotonin transporter are used for treatment, such as Prozac and Zoloft.
              • Purinergic neurons—ATP. ATP is a neurotransmitter acting at both ligand-gated ion channels (P2X receptors) and GPCRs (P2Y) receptors. ATP is, however, best known as a cotransmitter. Such purinergic signalling can also be mediated by other purines like adenosine, which particularly acts at P2Y receptors.
              • Histaminergic neurons—histamine. Histamine is a monoamine neurotransmitter and neuromodulator. Histamine-producing neurons are found in the tuberomammillary nucleus of the hypothalamus. [17] Histamine is involved in arousal and regulating sleep/wake behaviors.

              Multimodel Classification Edit

              Since 2012 there has been a push from the cellular and computational neuroscience community to come up with a universal classification of neurons that will apply to all neurons in the brain as well as across species. this is done by considering the 3 essential qualities of all neurons: electrophysiology, morphology, and the individual transcriptome of the cells. besides being universal this classification has the advantage of being able to classify astrocytes as well. A method called Patch-Seq in which all 3 qualities can be measured at once is used extensively by the Allen Institute for Brain Science. [18]

              Neurons communicate with each other via synapses, where either the axon terminal of one cell contacts another neuron's dendrite, soma or, less commonly, axon. Neurons such as Purkinje cells in the cerebellum can have over 1000 dendritic branches, making connections with tens of thousands of other cells other neurons, such as the magnocellular neurons of the supraoptic nucleus, have only one or two dendrites, each of which receives thousands of synapses.

              Synapses can be excitatory or inhibitory, either increasing or decreasing activity in the target neuron, respectively. Some neurons also communicate via electrical synapses, which are direct, electrically conductive junctions between cells. [19]

              When an action potential reaches the axon terminal, it opens voltage-gated calcium channels, allowing calcium ions to enter the terminal. Calcium causes synaptic vesicles filled with neurotransmitter molecules to fuse with the membrane, releasing their contents into the synaptic cleft. The neurotransmitters diffuse across the synaptic cleft and activate receptors on the postsynaptic neuron. High cytosolic calcium in the axon terminal triggers mitochondrial calcium uptake, which, in turn, activates mitochondrial energy metabolism to produce ATP to support continuous neurotransmission. [20]

              An autapse is a synapse in which a neuron's axon connects to its own dendrites.

              The human brain has some 8.6 x 10 10 (eighty six billion) neurons. [21] Each neuron has on average 7,000 synaptic connections to other neurons. It has been estimated that the brain of a three-year-old child has about 10 15 synapses (1 quadrillion). This number declines with age, stabilizing by adulthood. Estimates vary for an adult, ranging from 10 14 to 5 x 10 14 synapses (100 to 500 trillion). [22]

              In 1937 John Zachary Young suggested that the squid giant axon could be used to study neuronal electrical properties. [23] It is larger than but similar to human neurons, making it easier to study. By inserting electrodes into the squid giant axons, accurate measurements were made of the membrane potential.

              The cell membrane of the axon and soma contain voltage-gated ion channels that allow the neuron to generate and propagate an electrical signal (an action potential). Some neurons also generate subthreshold membrane potential oscillations. These signals are generated and propagated by charge-carrying ions including sodium (Na + ), potassium (K + ), chloride (Cl − ), and calcium (Ca 2+ ).

              Several stimuli can activate a neuron leading to electrical activity, including pressure, stretch, chemical transmitters, and changes of the electric potential across the cell membrane. [24] Stimuli cause specific ion-channels within the cell membrane to open, leading to a flow of ions through the cell membrane, changing the membrane potential. Neurons must maintain the specific electrical properties that define their neuron type. [25]

              Thin neurons and axons require less metabolic expense to produce and carry action potentials, but thicker axons convey impulses more rapidly. To minimize metabolic expense while maintaining rapid conduction, many neurons have insulating sheaths of myelin around their axons. The sheaths are formed by glial cells: oligodendrocytes in the central nervous system and Schwann cells in the peripheral nervous system. The sheath enables action potentials to travel faster than in unmyelinated axons of the same diameter, whilst using less energy. The myelin sheath in peripheral nerves normally runs along the axon in sections about 1 mm long, punctuated by unsheathed nodes of Ranvier, which contain a high density of voltage-gated ion channels. Multiple sclerosis is a neurological disorder that results from demyelination of axons in the central nervous system.

              Some neurons do not generate action potentials, but instead generate a graded electrical signal, which in turn causes graded neurotransmitter release. Such non-spiking neurons tend to be sensory neurons or interneurons, because they cannot carry signals long distances.

              Neural coding is concerned with how sensory and other information is represented in the brain by neurons. The main goal of studying neural coding is to characterize the relationship between the stimulus and the individual or ensemble neuronal responses, and the relationships among the electrical activities of the neurons within the ensemble. [26] It is thought that neurons can encode both digital and analog information. [27]

              The conduction of nerve impulses is an example of an all-or-none response. In other words, if a neuron responds at all, then it must respond completely. Greater intensity of stimulation, like brighter image/louder sound, does not produce a stronger signal, but can increase firing frequency. [28] : 31 Receptors respond in different ways to stimuli. Slowly adapting or tonic receptors respond to steady stimulus and produce a steady rate of firing. Tonic receptors most often respond to increased intensity of stimulus by increasing their firing frequency, usually as a power function of stimulus plotted against impulses per second. This can be likened to an intrinsic property of light where greater intensity of a specific frequency (color) requires more photons, as the photons can't become "stronger" for a specific frequency.

              Other receptor types include quickly adapting or phasic receptors, where firing decreases or stops with steady stimulus examples include skin which, when touched causes neurons to fire, but if the object maintains even pressure, the neurons stop firing. The neurons of the skin and muscles that are responsive to pressure and vibration have filtering accessory structures that aid their function.

              The pacinian corpuscle is one such structure. It has concentric layers like an onion, which form around the axon terminal. When pressure is applied and the corpuscle is deformed, mechanical stimulus is transferred to the axon, which fires. If the pressure is steady, stimulus ends thus, typically these neurons respond with a transient depolarization during the initial deformation and again when the pressure is removed, which causes the corpuscle to change shape again. Other types of adaptation are important in extending the function of a number of other neurons. [29]

              The German anatomist Heinrich Wilhelm Waldeyer introduced the term neuron in 1891, [30] based on the ancient Greek νεῦρον neuron 'sinew, cord, nerve'. [31]

              The word was adopted in French with the spelling neurone. That spelling was also used by many writers in English, [32] but has now become rare in American usage and uncommon in British usage. [33] [31]


              Contenu

              A BAM contains two layers of neurons, which we shall denote X and Y. Layers X and Y are fully connected to each other. Once the weights have been established, input into layer X presents the pattern in layer Y, and vice versa.

              The layers can be connected in both directions (bidirectional) with the result the weight matrix sent from the X layer to the Y layer is W and the weight matrix for signals sent from the Y layer to the X layer is W T > . Thus, the weight matrix is calculated in both directions. [2]

              Learning Edit

              Imagine we wish to store two associations, A1:B1 and A2:B2.

              These are then transformed into the bipolar forms:

              Recall Edit

              To retrieve the association A1, we multiply it by M to get (4, 2, -2, -4), which, when run through a threshold, yields (1, 1, 0, 0), which is B1. To find the reverse association, multiply this by the transpose of M.

              The internal matrix has n x p independent degrees of freedom, where n is the dimension of the first vector (6 in this example) and p is the dimension of the second vector (4). This allows the BAM to be able to reliably store and recall a total of up to min(n,p) independent vector pairs, or min(6,4) = 4 in this example. [1] The capacity can be increased above by sacrificing reliability (incorrect bits on the output).


              ORIGINAL RESEARCH article

              Evidence suggests that astrocytes are not merely supportive cells in the nervous system but may actively participate in the control of neural circuits underlying cognition and behavior. In this study, we examined the role of astrocytes within the motor circuitry of the mammalian spinal cord. Pharmacogenetic manipulation of astrocytic activity in isolated spinal cord preparations obtained from neonatal mice revealed astrocyte-derived, adenosinergic modulation of the frequency of rhythmic output generated by the locomotor central pattern generator (CPG) network. Live Ca 2+ imaging demonstrated increased activity in astrocytes during locomotor-related output and in response to the direct stimulation of spinal neurons. Finally, astrocytes were found to respond to neuronally-derived glutamate in a metabotropic glutamate receptor 5 (mGluR5) dependent manner, which in turn drives astrocytic modulation of the locomotor network. Our work identifies bi-directional signaling mechanisms between neurons and astrocytes underlying modulatory feedback control of motor circuits, which may act to constrain network output within optimal ranges for movement.


              What is a bidirectional relationship?

              Bidirectionnel. Bidirectionnel means travel or movement in two different directions. Most roads are bidirectional and allow traffic to travel in two different directions. Likewise, the human nervous system is bidirectional and capable of carrying information both to and from the brain and body.

              One may also ask, what is the difference between unidirectional and bidirectional? As adjectives the difference between unidirectional and bidirectional. is that unidirectional is pertaining to only one direction, eg: where all component parts are aligned dans le same direction in space while bidirectional is moving in two directions (usually opposite).

              Also to know, which is an example of a bidirectional relationship?

              UNE bidirectional relationship is valid in both directions. Intersects is an example of a bidirectional relationship.

              What is bidirectional network?

              Bidirectionnel is a communications mode that is capable of transmitting data in both directions (send and receive), but not at the same time. Bi-di (bidirectional) is also a printer port mode that was first introduced by IBM in 1987 with their introduction of the PS/2 computer.


              Learning [ edit | modifier la source]

              Imagine we wish to store two associations, A1:B1 and A2:B2.

              These are then transformed into the bipolar forms:

              From there, we calculate /> where /> denotes the transpose. So,

              Recall [ edit | modifier la source]

              To retrieve the association A1, we multiply it by M to get (4, 2, -2, -4), which, when run through a threshold, yields (1, 1, 0, 0), which is B1. To find the reverse association, multiply this by the transpose of M.


              The mind's mirror

              A new type of neuron--called a mirror neuron--could help explain how we learn through mimicry and why we empathize with others.

              You're walking through a park when out of nowhere, the man in front of you gets smacked by an errant Frisbee. Automatically, you recoil in sympathy. Or you're watching a race, and you feel your own heart racing with excitement as the runners vie to cross the finish line first. Or you see a woman sniff some unfamiliar food and wrinkle her nose in disgust. Suddenly, your own stomach turns at the thought of the meal.

              For years, such experiences have puzzled psychologists, neuroscientists and philosophers, who've wondered why we react at such a gut level to other people's actions. How do we understand, so immediately and instinctively, their thoughts, feelings and intentions?

              Now, some researchers believe that a recent discovery called mirror neurons might provide a neuroscience-based answer to those questions. Mirror neurons are a type of brain cell that respond equally when we perform an action and when we witness someone else perform the same action. They were first discovered in the early 1990s, when a team of Italian researchers found individual neurons in the brains of macaque monkeys that fired both when the monkeys grabbed an object and also when the monkeys watched another primate grab the same object.

              Neuroscientist Giacomo Rizzolatti, MD, who with his colleagues at the University of Parma first identified mirror neurons, says that the neurons could help explain how and why we "read" other people's minds and feel empathy for them. If watching an action and performing that action can activate the same parts of the brain in monkeys--down to a single neuron--then it makes sense that watching an action and performing an action could also elicit the same feelings in people.

              The concept might be simple, but its implications are far-reaching. Over the past decade, more research has suggested that mirror neurons might help explain not only empathy, but also autism (see page 52) and even the evolution of language (see page 54).

              In fact, psychologist V.S. Ramachandran, PhD, has called the discovery of mirror neurons one of the "single most important unpublicized stories of the decade."

              But that story is just at its beginning. Researchers haven't yet been able to prove that humans have individual mirror neurons like monkeys, although they have shown that humans have a more general mirror system. And researchers are just beginning to branch out from the motor cortex to try to figure out where else in the brain these neurons might reside.

              The first study

              The discovery of mirror neurons owes as much to serendipity as to skill. In the 1980s, Rizzolatti and his colleagues had found that some neurons in an area of macaque monkeys' premotor cortex called F5 fired when the monkeys did things like reach for or bite a peanut.

              The researchers wanted to learn more about how these neurons responded to different objects and actions, so they used electrodes to record activity from individual F5 neurons while giving the monkeys different objects to handle.

              They quickly noticed something surprising: When they picked up an object--say, a peanut--to hand it to the monkey, some of the monkey's motor neurons would start to fire. Even more surprisingly, these were the same neurons that would also fire when the monkey itself grasped the peanut.

              The researchers found that individual neurons would only respond to very specific actions. A mirror neuron that fired when, say, the monkey grasped a peanut would also fire only when the experimenter grasped a peanut, while a neuron that fired when the monkey put a peanut in its mouth would also fire only when the experimenter put a peanut in his own mouth.

              The researchers wrote about their unexpected finding in a 1992 paper in Experimental Brain Research (Vol. 91, No. 1, pages 176-180). Four years later, in a paper in Cerveau (Vol. 119, No. 2, pages 593-609), they dubbed their discovery "mirror neurons."

              "We were lucky, because there was no way to know such neurons existed," says Rizzollati. "But we were in the right area to find them."

              From monkeys to humans

              Once the researchers identified mirror neurons in monkeys, the next step was to look for them in humans. But they couldn't record activity from single neurons in humans the way that they could in monkeys, because doing so requires attaching electrodes directly to the brain.

              Instead, the first human mirror neuron study examined hand-muscle twitching. In a 1995 paper in the Journal of Neurophysiology (Vol. 73, No. 6, pages 2,608-2,611), Rizzolatti and neuroscientist Luciano Fadiga, MD, PhD, now at the University of Ferrara, recorded motor-evoked potentials--a signal that a muscle is ready to move--from participants' hand muscles as the participants watched the experimenter grasp objects. They found that these potentials matched the potentials recorded when the participants actually grasped objects themselves.

              Since then, most studies on the human mirror-neuron system have used some sort of neuroimaging, generally functional magnetic-resonance imaging (fMRI). For example, University of California, Los Angeles, neuroscientist Marco Iacoboni, MD, PhD, used fMRI to image the brain activity of college-student participants as they watched experimenters make finger movements and as they made the same finger movements themselves. In the study, published in Science (Vol. 286, No. 5,449, pages 2,526-2,528), Iacoboni and his colleagues found activity in some of the same areas of the frontal cortex and the parietal lobule in both situations.

              The difference between the imaging studies in humans and the electrophysiological studies in monkeys is one of scale, explains psychologist Christian Keysers, PhD, who studies the human mirror-neuron system at the University of Groningen in the Netherlands.

              "When we record signals from neurons in monkeys, we can really know that a single neuron is involved in both doing the task and seeing someone else do the task," he says. "With imaging, you know that within a little box about three millimeters by three millimeters by three millimeters, you have activation from both doing and seeing. But this little box contains millions of neurons, so you cannot know for sure that they are the same neurons--perhaps they're just neighbors."

              In other words, although researchers have found evidence of a mirror system in humans, they have yet to prove the existence of individual mirror neurons outside monkeys. That's why, Keysers says, it's important that researchers continue to study the mirror system in both monkeys and humans.

              Moving beyond the motor cortex

              All of the original mirror-neuron studies examined monkeys and humans as they performed actions and watched others perform actions. There's a good reason for that, says Keysers--the motor areas of the brain are some of the most well understood and well mapped, so it's easier to know where to look for particular neurons there.

              But some of the most interesting questions that mirror neurons raise can't be answered by the motor neurons alone--researchers want to understand how we perceive other people's emotions and sensations, not only their actions.

              Keysers and his colleagues are investigating just those issues. In one recent study, he and neuroscientist Bruno Wicker, PhD, used fMRI to look at the emotion of disgust. In research published in Neurone in 2003 (Vol. 40, No. 3, pages 655-664), they imaged the brains of 14 male participants as the participants inhaled noxious odors--such as butyric acid, which smells like rotten butter--and as they viewed a film of an actor wrinkling up his face into a disgusted look. The researchers found that both feeling disgusted and watching someone else look disgusted activated a particular segment of an olfactory area of the participants' brains called the anterior insula.

              In another recent study, also published in Neurone (Vol. 42, No. 2, pages 335-346), Keysers and his colleagues looked at "tactile empathy," or how we experience the sight of others being touched. He found that the same area of the somatosensory cortex was active both when the 14 participants--this time both men and women--were lightly touched on the leg with a feather-duster-like contraption, and when they viewed pictures of someone else being touched in the same spot.

              "The basic thing we're trying to do in my lab is to get beyond the original motor description of neurons to a more general phenomenon--how we perceive the touch, emotions and pain of others," Keysers says.

              Other researchers are interested in whether mirror neurons respond not only to other people's actions or emotions, but also to the intent behind those actions.

              "You might pick up a teacup because you want to take a sip, or because you're clearing the table," says Marco Iacoboni. "The question is whether mirror neurons can tell the difference."

              In a recent study published in PLOS Biology (Vol. 3, No. 3, pages 529-535), he and his colleagues found some evidence that they can. The researchers used fMRI to examine 23 participants as they watched videos of a hand picking up a teacup. In one video, the teacup sat on a table amid a pot of tea and plate of cookies--a signal that a tea party was under way and the hand was grasping the cup to take a sip. In the other video, the table was messy and scattered with crumbs--a sign that the party was over and the hand was clearing the table. In a third video the cup was alone, removed from any context. The researchers found that mirror neurons in the premotor cortex and other brain areas reacted more strongly to the actions embedded in the tea-party context than to the contextless scene.

              "This suggests that the neurons are important for understanding intentions as well as actions," Iacoboni says.

              Take all these lines of evidence together, and it seems clear that mirror neurons are one key to understanding how human beings survive and thrive in a complex social world, says neuroscientist Vittorio Gallese, MD, PhD, one of Rizzolatti's colleagues at the University of Parma.

              "This neural mechanism is involuntary and automatic," he says--with it we don't have to think about what other people are doing or feeling, we simply know.

              "It seems we're wired to see other people as similar to us, rather than different," Gallese says. "At the root, as humans we identify the person we're facing as someone like ourselves."


              Types of Neurons and their Functions

              Neurons resemble other cells, among other things, in that they have a membrane that surrounds them, they contain genes, cytoplasm, mitochondria and trigger essential cellular processes such as synthesizing proteins and producing energy.

              But, unlike other cells, neurons have dendrites and axons that communicate with each other by electrochemical processes, synapses and contain neurotransmitters.

              These cells are organized as if they were trees in a dense forest, where they intertwine their branches and roots. Like trees, each individual neuron has a common structure, but has variations in shape and size.

              The smallest can have a cell body of only 4 microns in width, while the cell bodies of the larger neurons can have a width of 100 microns.

              In fact, scientists are still investigating brain cells and discovering new structures, functions and ways to classify them.

              The basic form of a neuron is made up of 3 parts:

              – The cell body: contains the nucleus of the neuron, which is where the genetic information is stored.

              – The axon: is an extension that functions as a cable, and is responsible for transmitting electrical signals (action potentials) from the cell body to other neurons.

              – Dendrites: are small branches that capture the electrical signals emitted by other neurons.

              Each neuron can make connections with up to 1,000 more neurons. However, as the researcher Santiago Ramón y Cajal said, the neuronal ends do not fuse, but there are small spaces (called synaptic clefts). This exchange of information between neurons is called synapses. (Jabr, 2012)

              Classification of neuron types

              Neurons can be classified in different ways:

              For impulse transmission

              A main classification that we will find very frequently to understand certain neuronal processes is to distinguish between the presynaptic neuron and the postsynaptic neuron:

              • Presynaptic neuron: it is the one that emits the nervous impulse.
              • Post-synaptic neuron: the one that receives this impulse.

              It must be clarified that this differentiation is applied within a specific context and time.

              Because of its function

              Neurons can be classified according to the tasks they perform. According to Jabr (2012), very commonly we will find a division between:

              • Sensory neurons: are those that handle information from the sensory organs: skin, eyes, ears, nose, etc.
              • Motor neurons or motor neurons: your task is to emit signals from the brain and spinal cord to the muscles. They are mainly responsible for controlling movement.

              – Interneurons: they acte as a bridge between two neurons. They may have longer or shorter axons, depending on how distant these neurons are from each other.

              – Neurosecretory (Gould, 2009): they release hormones and other substances, some of these neurons are found in the hypothalamus.

              By your address

              • Afferent neurons: also called receptor cells, would be the sensory neurons we have named before. In this classification we want to emphasize that these neurons receive information from other organs and tissues, so that they transmit information from these areas to the central nervous system.
              • Efferent neurons: it is another way of calling the motor neurons, pointing out that the direction of the transmission of information is opposite to the afferent ones (they send the data from the nervous system to the effector cells ).

              By action on other neurons

              One neuron influences the others by releasing different types of neurotransmitters that bind to specialized chemical receptors. To make this more understandable, we can say that a neurotransmitter works as if it were a key and the receiver would be like a door blocking the passage.

              Applied to our case is something more complex, since the same type of “key” can open many different types of “locks” . This classification is based on the effect they cause on other neurons:

              • Exciting neurons: are those that release glutamate. They are so called because, when this substance is captured by the receptors, there is an increase in the firing rate of the neuron that receives it.
              • Inhibitory or GABAergic neurons: these release GABA, a type of neurotransmitter that has inhibitory effects. This is because it reduces the firing rate of the neuron that captures it.
              • Modulators: they do not have a direct effect, but they change in the long term small structural aspects of the nerve cells.

              Approximately 90% of neurons release glutamate or GABA, so this classification includes the vast majority of neurons. The rest, has specific functions according to the objectives presented.

              For example, some neurons secrete glycine exerting an inhibitory effect. In turn, there are motoneurons in the spinal cord that release acetylcholine and provide an exciting result.

              Anyway, it should be noted that this is not so simple. That is, a single neuron that releases a type of neurotransmitter can have both excitatory and inhibitory effects, and even modulators on other neurons. This seems to depend, rather, on the type of activated receptors of postsynaptic neurons.

              Because of its discharge pattern

              We can pigeonhole neurons by electrophysiological traits.

              • Tonic or regular spiking : refers to neurons that are constantly active.
              • Phasic or “bursting” ( bursting in English): are those that are activated in bursts.
              • Shooting fast ( fast spiking ): these neurons stand out for their high firing rates, ie that trigger very frequently. Pale balloon cells, ganglion cells of the retina, or some classes of cortical inhibitory interneurons would be good examples.

              For the production of neurotransmitters

              • Cholinergic neurons: this type of neurons releases acetylcholine in the synaptic cleft.
              • GABAergic neurons: they release GABA.
              • Glutamatergic neurons: they secrete glutamate, which, together with aspartate, consist of the excitatory neurotransmitters par excellence. When blood flow to the brain is reduced, glutamate can cause excitotoxicity by causing over-activation
              • Dopaminergic neurons : they release dopamine, which is linked to mood and behavior.
              • Serotoninergic neurons: are those that release serotonin, which can act both by exciting and inhibiting. Their lack has traditionally been linked to depression.

              Because of its polarity

              Neurons can be classified according to the number of processes that join the cell body or soma, which can be (Sincero, 2013):

              • Unipolar or pseudounipolar: are those that have a single protoplasmic process (only a prolongation or primary projection). Structurally it is observed that the cell body is located on one side of the axon, transmitting the impulses without the signals passing through the soma. They are typical of invertebrates, although we can also find them in the retina.
              • The pseudounipolar: they are distinguished from unipolar in that the axon is divided into two branches, usually one goes to a peripheral structure and the other goes to the central nervous system. They are important in the sense of touch. Actually, they could be considered a variant of bipolar.
              • Bipolar: in contrast to the previous type, these neurons have two extensions that start from the cellular soma. They are common in the sensory pathways of sight, hearing, smell and taste, as well as vestibular function.
              • The multipole: Most neurons belong to this type, which is characterized by having a single axon, usually long, and many dendrite. These can originate directly from the soma, assuming an important exchange of information with other neurons. They can be subdivided into two classes:

              a) Golgi I: long axons, typical of pyramidal cells and Purkinje cells.

              b) Golgi II : short axons, typical of granular cells.

              This distinction was established by Camillo Golgi, Nobel Prize in Medicine, when observing through the microscope neurons stained with a procedure that he himself had invented (Golgi stain). Santiago Ramón y Cajal stated that Golgi II neurons are abundant in animals that are evolutionarily more advanced than those of type I.

              • Anaxónicas: in this type you can not differentiate the dendrites of the axons, being also very small.

              According to the distance between the axon and the soma

              • Convergent : in these neurons the axon may be more or less branched, however, it is not too far from the body of the neuron (soma).
              • Divergent: in spite of the number of ramifications, the axon extends to a long distance and moves away notably from the neuronal soma.

              According to the morphology of the dendrites

              • Idiodendritic: their dendrites depend on the type of neuron that is (if we classify it according to its location in the nervous system and its characteristic form, see below). Good examples are Purkinje cells and pyramidal cells.
              • Isodendritic: this kind of neuron has dendrites that are divided in such a way that the daughter branches exceed the mother branches in length.
              • Alodendrites: have features that are not typical of dendrites, such as having very few spines or dendrites without branches.

              According to location and form

              There are many neurons in our brain that have a unique structure and it is not easy to classify them with this criterion.

              According to the form (Paniagua et al., 2002) can be considered:

              – Fusiformes

              – Polyhedral

              If we take into account both the location and the shape of the neurons, we can refine and further detail this distinction:

              – Pyramidal neurons: they are so called because the somas have a triangular pyramid shape and are found in the prefrontal cortex.

              – Betz cells: they are large motor neurons of pyramidal shape that are located in the fifth layer of gray matter in the primary motor cortex.

              – Basket or basket cells : cortical interneurons that are located in the cortex and cerebellum.

              – Purkinje cells: tree-shaped neurons found in the cerebellum.

              – Granular cells: they represent the majority of neurons in the human brain. They are characterized by having very small cell bodies (they are Golgi II type) and are located in the granular layer of the cerebellum, dentate gyrus of the hippocampus and olfactory bulb, among others.

              – Lugaro cells: so called by their discoverer, are inhitory sensory interneurons located in the cerebellum (just below the layer of Purkinje cells ).

              – Medium spiny neurons: they are considered a special type of GABAergic cell that represents, approximately, 95% of the neurons of the striatum in humans.

              – Renshaw cells : these neurons are interneurons inhibiting the spinal cord that are connected at their ends with alpha motor neurons, neurons with both ends linked to alpha motor neurons.

              – Unipolar brush cells : consist of a type of glutamatergic interneurons that are located in the granular layer of the cerebellar cortex and in the cochlear nucleus. Its name is due to the fact that it has a single dendrite that ends in a brush shape.

              – Cells of the anterior horn: they are denominated this way to the motor neurons located in the spinal cord.

              – Neurons in spindle: also called Von Economo neurons, are characterized by being fusiform, that is, their shape seems an elongated tube that becomes narrow at the ends. They are located in very restricted areas: the insula, the anterior cingulate gyrus, and, in humans, the dorsolateral prefrontal cortex.

              Do these classifications cover all types of existing neurons?

              We can affirm that almost all neurons of the nervous system can be classified in the categories that we offer here, especially the broadest ones. However, it is necessary to point out the immense complexity of our nervous system and all the advances that remain to be discovered in this field.

              There are still investigations focused on distinguishing the most subtle differences between neurons, in order to know more about the functioning of the brain and associated diseases.

              Neurons are distinguished from one another by structural, genetic and functional aspects, as well as their way of interacting with other cells. It is even important to know that there is no agreement among scientists when determining an exact number of neuron types, but it could be more than 200 types.

              A very useful resource to know more about the cell types of the nervous system is Neuro Morpho, a database in which the different neurons are digitally reconstructed and can be explored according to species, cell types, brain regions, etc. (Jabr, 2012).

              In summary, the classification of neurons in different classes has been discussed considerably since the beginning of modern neuroscience. However, this question can be unraveled little by little, since experimental advances are accelerating the pace of data collection on neural mechanisms. Thus, each day we are one step closer to knowing the totality of brain functioning.


              Voir la vidéo: La neuro-génèse: le développement du cerveau de A à Z (Juin 2022).


Commentaires:

  1. Courtland

    Chose merveilleuse et utile

  2. Moogurr

    Personnellement, je n'aimais pas ça !!!!!

  3. Doujinn

    Un thème incomparable....

  4. Danila

    Vous avez frappé la marque. Il y a quelque chose là-dedans aussi, cela me semble une bonne idée. Je suis d'accord avec toi.

  5. Kosmy

    Je suis désolé, cela a interféré ... chez moi une situation similaire. Discutons. Écrivez ici ou dans PM.



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