Hersenpuzzels ontsluierd: open modellen onthullen geheimen van geheugen- en zintuiglijke verwerking

AmsterdamOnderzoekers van EPFL hebben uitgebreide, open modellen ontwikkeld die complexe delen van de hersenen zoals de hippocampus en sensorische schorsen simuleren. Deze hersendelen spelen een cruciale rol bij het vormen van herinneringen en het verwerken van zintuiglijke informatie. De modellen bevatten de nauwkeurige 3D-vormen van deze gebieden, en vormen zo een basis voor toekomstige verfijningen met experimentele gegevens. Kenmerken van deze modellen zijn:

• Uitgebreide gegevens over de anatomie en connectiviteit van de somatosensorische gebieden.
• Inzichten in synaptische, neuronale en netwerkgerichte fysiologie.
• Betrekking van synaptische plasticiteitsprocessen onder in vivo omstandigheden.
• Een uitgebreid model van het rat CA1-gebied, dat experimentele gegevens integreert.

Meer dan 80 wetenschappers van over de hele wereld hebben samengewerkt aan de ontwikkeling van deze modellen. Het project was uitdagend omdat het erop gericht was om complexe biologische gegevens om te zetten in gedetailleerde simulaties. Het resultaat is een waardevol instrument voor neurowetenschappers, die nu in staat zijn om hersenactiviteiten en -processen tot in detail te simuleren en te verkennen.

Wetenschappers hebben voortgang geboekt in het begrijpen van synaptische plasticiteit, oftewel hoe verbindingen in de hersenen veranderen. Voorheen leken deze veranderingen eenvoudiger door experimenten, maar tegenwoordig houden de modellen rekening met de complexe werkelijkheid van echte hersenen. Deze vooruitgang kan ons meer inzicht geven in hoe de hersenen zich aanpassen en leren. De modellen kunnen ook experimentele technieken en computersimulaties nabootsen, wat nieuwe onderzoeksmogelijkheden biedt. Zo kunnen ze bijvoorbeeld optogenetica combineren met virtuele hersenletselproeven in experimenten.

Lees ook:

Vandaag · 04:24

Doorbraak in ionenvervoer: sneller opladen en verbeterde biosensing via innovatieve nanochannels

Deze modellen tonen een opkomende trend in de open wetenschap, die samenwerking en openheid bevordert. Door gegevens, uitgangspunten en methoden te delen, stellen onderzoekers de wereldwijde wetenschappelijke gemeenschap in staat hun werk te verkennen en te controleren. Er zijn tools beschikbaar waarmee onderzoekers eenvoudig verschillende scenario's in deze neurale netwerken kunnen verkennen en analyseren.

Deze modellen hebben toepassingen die verder reiken dan alleen onderzoek. Ze kunnen neurotechnologie, hersen-computerinterfaces en behandelmethoden voor hersenaandoeningen verbeteren. Naarmate deze modellen zich ontwikkelen, hebben ze als doel een beter inzicht te geven in hoe de hersenen werken en wat er gebeurt wanneer dit niet het geval is. Wetenschappers uit verschillende disciplines werken samen aan deze open hersenmodellen, die een cruciale stap zijn in het begrijpen van menselijk denken en hersengezondheid.