Penelitian baru mempelajari ‘efek domino’ dan sinkronisasi dalam aktivitas otak – ScienceDaily

Penelitian baru mempelajari ‘efek domino’ dan sinkronisasi dalam aktivitas otak – ScienceDaily


Para ilmuwan telah membuat terobosan signifikan dalam upaya untuk memahami proses rumit yang terjadi di otak selama kejang yang merupakan gejala utama epilepsi.

Sebuah tim ilmuwan dari University of Exeter telah mempelajari mekanisme di balik pola khas aktivitas listrik dari kelompok neuron di otak yang menyertai terjadinya kejang.

Dalam otak yang sehat, jaringan neuron bergerak melalui keadaan perilaku serupa – yang dikenal sebagai sinkronisasi – dan perilaku berbeda, yang disebut desinkronisasi. Proses ini juga terkait dengan memori dan perhatian.

Namun, di otak dengan kelainan neurologis, seperti epilepsi, sinkronisasi ini dapat berkembang hingga tingkat yang hampir berbahaya, ketika sekumpulan sel otak mulai mengeluarkan kelebihan listrik.

Dalam serangkaian studi baru, yang diterbitkan baru-baru ini di Biologi Komputasi PLoS dan Jurnal SIAM tentang Sistem Dinamika TerapanTim peneliti menggunakan pendekatan pemodelan matematika canggih untuk mengeksplorasi interaksi antara kelompok neuron, yang mengarah pada transisi dalam perubahan sinkronisasi.

Jennifer Creaser, rekan penulis studi dan dari University of Exeter mengatakan: “Sinkronisasi dianggap penting untuk pemrosesan informasi. Tetapi terlalu banyak sinkronisasi – seperti yang terjadi pada serangan epilepsi atau penyakit Parkinson – dikaitkan dengan penyakit. menyatakan dan dapat merusak fungsi otak. “

Studi tersebut, yang berlangsung di Pusat Pemodelan Prediktif dalam Perawatan Kesehatan di Universitas Exeter dan Universitas Birmingham, Dewan Penelitian Ilmu Fisika dan Teknik dan Fisika, menggunakan versi yang diperluas dari model matematika yang ada yang mewakili otak sebagai jaringan yang menghubungkan beberapa node. kelompok neuron.

Jaringan model terdiri dari node bi-stable, yang berarti bahwa setiap node dapat beralih di antara dua kondisi stabil – istirahat dan kejang. Node-node ini tetap dalam keadaan mereka saat ini sampai mereka menerima rangsangan yang memberi mereka ‘tendangan’ yang tepat untuk melarikan diri ke keadaan lain.

Stimulus ini berasal dari node lain yang terhubung dan dalam bentuk “noise” – sumber luar aktivitas saraf, seperti respons endokrin yang terkait dengan keadaan emosional atau perubahan fisiologis akibat penyakit.

Menambahkan sedikit noise ke sistem menyebabkan setiap node bertransisi ke status aktif – tetapi geometri sistem sedemikian rupa sehingga perlu waktu lebih lama untuk kembali ke status istirahat daripada keluar.

Sebelumnya, tim peneliti menemukan bahwa hal ini mengarah pada aliran pelarian ke status aktif – seperti garis jatuh domino – yang menyebarkan aktivitas ke seluruh jaringan.

Penelitian baru dibangun di atas ‘efek domino’ ini untuk mengidentifikasi keadaan yang menyebabkan perubahan sinkron dan menyelidiki bagaimana jenis kopling dalam jaringan mempengaruhi perilakunya.

Ditemukan bahwa, ketika model memasukkan amplitudo yang lebih umum dan penggandengan fase, sinkronisasi node dapat berubah antara pelarian berurutan selama efek domino.

Profesor Peter Ashwin, rekan penulis studi tersebut mengatakan: “Meskipun ini adalah studi teoritis dari model yang diidealkan, ini terinspirasi oleh tantangan yang ditimbulkan oleh pemahaman transisi antara aktivitas sehat dan patologis di otak.”

Profesor Krasimira Tsaneva-Atanasova, yang juga salah satu penulis studi tersebut menambahkan: “Pemodelan matematis dari inisiasi dan propagasi kejang tidak hanya dapat membantu untuk mengungkap mekanisme yang mendasari kompleks kejang, tetapi juga menyediakan sarana untuk memungkinkan eksperimen in silico untuk memprediksi hasil. memanipulasi sistem saraf. “

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Exeter. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Lagu Togel

Author Image
adminProzen