В недавней статье исследования, названной «Синаптические механизмы завершения образца в гиппокампальной сети CA3», изданный 9 сентября 2016, в Науке, Хосе Гусман, Алоис Шлогл, Михаэль Фрочер и Питер Джонас исследовали эти механизмы, объединив функциональный анализ возможности соединения и сетевое моделирование. Их результаты предлагают, чтобы правила синаптической возможности соединения между пирамидальными клетками CA3 способствовали замечательной эффективности завершения образца.
Предыдущие теории гиппокампального формирования часто изображали регион CA3 как сеть высоко связанных клеток. Нейробиологи в Институте Науки и техники, Австрия (IST Австрия) проверила эту гипотезу, используя технику, которая позволяет контролировать связь между электрическими сигналами максимум в восьми нейронах в то же время. Используя этот octuple запись техники, они сделали несколько очень удивительных наблюдений.
Во-первых, они нашли, что возможность соединения была редка со средней вероятностью связи приблизительно 1%. Это в широком масштабе бросает вызов догме сети очень связанных клеток. Еще более удивительно они обнаружили, что возможность соединения в сети не случайна, но показывает мотивы возможности соединения, которые происходят намного более часто, чем ожидалось для случайной сети. Таким образом структура гиппокампальной сети CA3 может несколько напомнить о «маленькой мировой» архитектуре, как найдено в социальных сетях.
Наконец, авторы показали, что синаптические связи между двумя клетками установлены только одним или двумя синаптическими контактами. Это также замечательно, потому что намного более высокие числа были найдены для возбудительных синаптических связей в коре головного мозга.
Каково могло быть функциональное значение этих очень определенных синаптических правил возможности соединения, в особенности относительно завершения образца? Чтобы обратиться к этому вопросу, Питер Джонас и его команда построили модель сети CA3, которая включает многие из этих новых экспериментальных наблюдений. В отличие от многих предыдущих исследований, сеть была осуществлена в полном размере, так, чтобы моделировались все 330 000 нейронов CA3 гиппокампа крысы. Этот подход моделирования сделал интенсивное использование компьютерной группы IST Австрией и был сильно поддержан научным сервисным отделением «научное вычисление» института.
Авторы нашли, что сетевая модель в натуральную величину с реалистической возможностью соединения 1% действительно смогла выполнить сетевое вычисление завершения образца.Кроме того, они обнаружили, что присутствие побуждений возможности соединения увеличилось, при определенных условиях, исполнении сети. Наконец, дизайн синаптических связей на основе одного или двух синаптических контактов также кажется полезным для завершения образца, по-видимому потому что это минимизирует избыточность в потоке информации в сети.
Таким образом оба макро – (например, мотивы) и микровозможность соединения (например, свойства связи) облегчают завершение образца в сети клетки CA3. «Результаты обеспечивают хорошую демонстрацию того, как цитата Хопфилда «строит ее, и Вы понимаете, что она» может быть успешно применена к важным вопросам в нейробиологии», говорит Питер Джонас, который возглавляет клеточную группу нейробиологии.