معلومة

هل توجد بالفعل خلايا عصبية أحادية القطب حقيقية في الإنسان؟


لقد درست أن الخلايا العصبية أحادية القطب في جسم الإنسان ليست في الحقيقة أحادية القطب ولكنها كذلك القطب الكاذب الخلايا العصبية. من ناحية أخرى وفقًا لما فهمته من ويكيبيديا (الخلايا العصبية) هناك حقيقة عصبون أحادي القطب.

في الواقع ، أنا في حيرة من أمري (إذا كانت الخلية أحادية القطب موجودة في جسم الإنسان أو لا توجد) وأود الحصول على مساعدة بخصوص ذلك.


الكشف عن خلية واحدة من Aβ و sAPPα المفرز من الخلايا العصبية والخلايا النجمية المشتقة من IPSC البشرية

تلعب العوامل السرية دورًا رئيسيًا في العمليات الطبيعية والمرضية في كل نسيج في الجسم. يتكون الدماغ من بيئة معقدة للغاية من أنواع مختلفة من الخلايا وتوجد طرق قليلة يمكنها تحديد الخلايا الفردية في خليط معقد التي تفرز تحليلات معينة. من خلال تحديد الخلايا المسؤولة ، يمكننا فهم الفسيولوجيا العصبية والفيزيولوجيا المرضية بشكل أفضل ، وتحديد المسارات الأساسية المسؤولة عن إنتاج التحاليل بسهولة أكبر ، وفي النهاية استخدام هذه المعلومات لتوجيه تطوير استراتيجيات علاجية جديدة تستهدف أنواع الخلايا ذات الصلة. نقدم هنا طريقة لاكتشاف المواد التحليلية التي يتم إفرازها من الخلايا العصبية المستمدة من خلايا جذعية متعددة القدرات التي يسببها الإنسان (iPSC) وقمنا بتطبيق طريقة لقياس الأميلويد β (Aβ) وبروتين الأميلويد القابل للذوبان ألفا (sAPPα) ، وهي تحليلات مركزية لمرض الزهايمر. التسبب في المرض. من خلال هذه الدراسات ، اكتشفنا النطاق الديناميكي لملفات إفراز هذه التحليلات من الخلايا العصبية والدبقية المشتقة من خلايا iPSC الفردية وتميزنا جزيئيًا مجموعات سكانية فرعية لهذه الخلايا من خلال تحليلات التعبير الجيني والتلوين المناعي. عند فحص إفراز Aβ و sAPPα من الخلايا المفردة ، تمكنا من تحديد التعقيدات التي لم يتم تقديرها سابقًا في بيولوجيا انقسام APP والتي لم يكن من الممكن العثور عليها من خلال دراسة الاستجابات المتوسطة على مجموعات من الخلايا. يمكن تكييف هذه التقنية بسهولة لاكتشاف المواد التحليلية الأخرى التي تفرزها الخلايا العصبية ، والتي سيكون لها القدرة على فتح آفاق جديدة في تطور الجهاز العصبي المركزي البشري واختلال وظيفته.

بيان الأهمية لقد أنشأنا تقنية تكتشف ، لأول مرة ، التحليلات المفرزة من الخلايا العصبية والخلايا النجمية البشرية. ندرس إفراز العوامل ذات الصلة بمرض الزهايمر أميلويد β (Aβ) والبروتين السلائف الأميلويد ألفا (sAPPα) القابل للذوبان (sAPPα) ونقدم نتائج جديدة لم يكن من الممكن ملاحظتها بدون منصة تحليلية أحادية الخلية. أولاً ، نحدد مجموعة سكانية فرعية لم يتم تقديرها سابقًا والتي تفرز مستويات عالية من Aβ في غياب sAPPα القابل للاكتشاف. علاوة على ذلك ، نظهر أن أنواع الخلايا المتعددة تفرز مستويات عالية من Aβ و sAPPα ، لكن الخلايا التي تعبر عن علامات الخلايا العصبية GABAergic ممثلة بشكل مفرط. أخيرًا ، نظهر أن الخلايا النجمية مؤهلة لإفراز مستويات عالية من Aβ وبالتالي قد تكون مساهماً هامًا في تراكم Aβ في الدماغ.


الواقع افتراضي

هذا ، كما تتنبأ نظرية اللعبة التطورية ، هو ما فعله التطور لنا. لقد أعطانا الانتقاء الطبيعي أنظمة حسية تمثل واجهة مستخدم مبسطة لتعقيد العالم. الفضاء ، كما ندركه من حولنا ، هو سطح مكتب كمبيوتر ثلاثي الأبعاد ، بداخله طاولات وكراسي ورموز القمر والجبال.

بمعنى آخر ، تشكل حواسنا حقيقة افتراضية. إذا لعبت لعبة الفيديو Grand Theft Auto مع وظيفة إضافية للواقع الافتراضي ، فسترى عالمًا ثلاثي الأبعاد به كائنات ثلاثية الأبعاد ، مثل عجلة قيادة سوداء أمامك. ومع ذلك ، إذا أدرت رأسك ، تختفي عجلة القيادة. في الواقع ، لم يعد موجودًا ، لأنه موجود فقط عندما ننظر إلى المكان الذي يجب أن يكون فيه في المحاكاة. الواقع الموجود و [مدش] الدوائر والبرامج مرة أخرى و [مدش] تختلف تمامًا عن عجلة القيادة. لكنه يطالبك بإنشاء عجلة قيادة عند الحاجة إليها ، وتدميرها عندما لا تكون كذلك.

تخبرنا حواسنا فقط ما نحتاج إلى معرفته للبقاء على قيد الحياة
فن رودي سيباستيان

بطريقة مماثلة ، نصنع تفاحة عندما ننظر ، وندمرها عندما ننظر بعيدًا. يوجد شيء ما عندما لا ننظر & rsquot ، لكنه ليس تفاحة ، وربما لا يشبه التفاحة. إن الإدراك البشري للتفاحة هو بنية بيانات تشير إلى شيء صالح للأكل (تعويض اللياقة) وكيفية تناوله. نقوم بإنشاء هياكل البيانات هذه بلمحة ، ونمسحها في لمح البصر. الأشياء المادية ، وفي الواقع المكان والزمان الموجودان فيها ، هي طريقة تطور و rsquos لتقديم مكافآت اللياقة في شكل مضغوط وقابل للاستخدام.

لكن انتظر ، أسقط التفاحة. أسد في السافانا الأفريقية ليس مجرد رمز في واجهتك. لديها وكالة ، ويمكن أن تقتلك ، لذلك يجب أن تكون حقيقية بشكل موضوعي.

لن أعبث مع أسد ، لنفس السبب الذي يجعلني لا أسحب الأيقونة الخضراء لروايتي بلا مبالاة إلى سلة المحذوفات الافتراضية. ليس لأنني أخذت هذه الأيقونة حرفياً ، وأعتقد أن الرواية خضراء ومستطيلة الشكل. لكني آخذ هذه الأيقونة على محمل الجد: إذا قمت بسحبها إلى سلة المهملات ، فقد أفقد كل عملي.

الاعتراض على أن الأسد يجب أن يكون حقيقيًا من الناحية الموضوعية لأن أي شخص ينظر إليه هناك يرى أسدًا يمكننا أن نتفق عليه جميعًا يبدو وكأنه أسد و mdash لذا فهو ليس فريدًا من نوعه لتجربتنا الشخصية و mdashisn & rsquot هو أيضًا صالح. يتفق البشر على ما نراه لأننا جميعًا طورنا واجهة مماثلة. قد تحتوي واجهات بعض الأنواع الأخرى ، مثل ثدييات الفرائس ، على أيقونات للأسود تشبه أيقوناتنا ، وتوجه أفعالًا شبيهة بأفعالنا ، مثل الابتعاد عنها.

هذا يترك حقيقة أن التعامل مع واقعنا المرصود والذاتي باعتباره واقعًا موضوعيًا قد سمح لنا بإنشاء نظريات علمية و mdashframeworks التي تسمح لنا بعمل تنبؤات حول كيفية عمل العالم ، وبالتالي يُفترض أنها جزء من واقع موضوعي موجود خارج رؤوسنا. ولكن هناك أيضًا تلميحات من داخل العلم نفسه مفادها أن الإدراك والواقع لا يتطابقان.

نظرية الكم هي أفضل نظرياتنا الفيزيائية للواقع الأساسي. ولكن مع آثاره غير البديهية لـ & ldquospooky action على مسافة & rdquo والغموض الدائم لقط Schr & oumldinger & rsquos الذي لا يزال على قيد الحياة ، فإنه يقود المدرب والخيول من خلال الأفكار العزيزة من عالمنا الكلاسيكي من الخبرة: أن الأشياء لها قيم محددة من الخواص المتعلقة بها ، أن تلك الخصائص لا تعتمد على كيفية ملاحظتها ، وأن التأثيرات لا تنتشر أسرع من الضوء.

هذا أمر مزعج إذا افترضنا أن الأشياء وخصائصها القابلة للقياس هي جزء من حقيقة موضوعية. ولكن ليس من المستغرب أن نفكر في الأشياء وخصائصها على أنها هياكل بيانات تم إنشاؤها حسب الحاجة لتمثيل مكاسب اللياقة. في هذه الحالة ، ستعتمد قيم الخصائص على وقت وكيفية إنشائها.

يتوافق هذا النهج مع التفسير الكمومي لنظرية الكم ، أو QBism ، حيث يكون عدم اليقين المتأصل في الملاحظات الكمية في أذهان المراقبين. كما قال ثلاثة من رواد QBism ، كريستوفر فوكس وديفيد ميرمين و R & uumldiger Schack ، & ldquoA لا يكشف القياس ، كما يوحي المصطلح للأسف ، عن حالة موجودة مسبقًا. إنه إجراء على العالم من قبل وكيل ينتج عنه إنشاء نتيجة وتجربة جديدة مدشا لهذا الوكيل. & lsquoIntervention & [رسقوو] قد يكون مصطلح أفضل. & rdquo

إذا كانت أفكار فريقنا و rsquos التطورية صحيحة ، فقد يضفي ذلك زخمًا على نماذج نظرية الكم التي ترى حالات الكم ، والبنى الرياضية والتفسيرية من حولها ، حيث لا يعكس بالضرورة الواقع ، ولكن فقط حالة معرفتنا به.

لكنها تذهب إلى أبعد من ذلك. حتى التصورات التي تبدو أساسية مثل المكان والزمان قد لا تكون في الواقع جزءًا من الواقع الموضوعي. يمكن أن تساعد هذه البصيرة في بحثنا عن النظريات التي توحد بين النظريتين العظيمتين في قلب الفيزياء الحديثة.

& ldquo حتى التصورات الأساسية مثل المكان والزمان قد لا تكون جزءًا من الواقع الموضوعي

لعقود من الزمن ، حاولنا وفشلنا في التوفيق بين نظرية الكم والنسبية العامة ، ونظرية أينشتاين ورسكوس للجاذبية التي تحدد كيفية عمل الكون على نطاقات كبيرة. على مستوى أساسي للغاية ، فشلت هذه النظريات في الاتفاق على طبيعة المكان والزمان.

تتطلب النسبية العامة أن يكون الزمكان ، الهيكل رباعي الأبعاد الذي يشكله المكان والزمان معًا ، سلسًا ومستمرًا ، بينما يتطلب الوصف الكمي وصفًا منقسمًا. كما قال عالم الفيزياء النظرية نعمة أركاني حامد: & ldquo نعتقد جميعًا تقريبًا أن الزمكان غير موجود ، وأن الزمكان محكوم عليه بالفناء ، ويجب استبداله ببعض لبنات البناء الأكثر بدائية. & rdquo من المسلم به أن لا أحد يعرف حتى الآن ما يمكن أن يكون و [مدش] ، لكن رؤيتنا تشير إلى أن الحدس الذي يجب استبدالهم به صحيح.

ليس فقط في الفيزياء حيث قد نحتاج إلى إصلاح أفكارنا حول الواقع لإحراز تقدم. آخر في حل مشكلة الوعي. تظل هذه المشكلة المتعلقة بكيفية ولماذا تولد أدمغتنا تجربة واعية مستعصية على الحل على الرغم من قرون من التفكير. وكما قال عالم الأحياء توماس هكسلي في عام 1869: & ldquo كيف أن أي شيء رائع مثل حالة من الوعي يحدث نتيجة لتهييج الأنسجة العصبية ، هو تماما مثل ظهور الجن ، عندما يفرك علاء الدين مصباحه. & rdquo

توضح تقنية التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) المثيرة للدماغ مدى ضآلة التقدم الذي أحرزناه. لنفترض أننا وضعنا وحدة TMS بالقرب من فروة رأسك ، على الجانب الأيمن من رأسك ، بالقرب من منطقة من القشرة القذالية تسمى V4. نقوم بتشغيل الجهاز ، وحقوله المغناطيسية القوية والمركزة تمنع النشاط العصبي القريب. تستنزف كل الألوان بعيدًا عن النصف الأيسر من عالمك المرئي ، فأنت لا ترى سوى ظلال من اللون الرمادي. نقوم بإيقاف تشغيل الجهاز ، ويتسرب اللون مرة أخرى.

عمل فني لمارينا لوب


الدماغ الصغير في القلب

اكتشف الدكتور أندرو أرمور من مركز أبحاث طب القلب العصبي بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس مجموعة متطورة من الخلايا العصبية في القلب والتي تنتظم في جهاز عصبي صغير ومعقد. يحتوي الجهاز العصبي للقلب و # x2019 على حوالي 40.000 خلية عصبية تسمى العصبونات الحسية التي تتواصل مع الدماغ. أطلق د. آرمور على هذا الاكتشاف اسم & quot؛ الدماغ الصغير في القلب. & quot؛ الذاكرة هي عملية توزيعية تعني أنه يمكنك & # x2019t توطينها في خلية عصبية أو مجموعة من الخلايا العصبية في الدماغ. الذاكرة نفسها موزعة في جميع أنحاء الجهاز العصبي. إذن ، لماذا نرسم خطًا في الدماغ؟ ربما حان الوقت ونفرق بين وظائف الدماغ وما نسميه العقل.

ما هو العقل؟

يعتبر العقل مركز الوعي البشري. حاول العلماء دائمًا وصفه على أنه نتيجة لوظائف الدماغ. كان الدماغ يعتبر دائمًا هو الجهاز الأساسي. ومع ذلك ، تشير كمية متزايدة من الأدلة إلى أن العقل هو برنامج معقد يتجاوز الحدود المادية لجماجمنا.

العقل لا يقع فقط في الدماغ

اقتباس من الراحل الدكتور كانديس بيرت ، عالم الصيدلة في جامعة جورج تاون يشرح تجارب الزرع الغريبة. إن العقل ليس فقط في الدماغ ، ولكنه موجود أيضًا في جميع أنحاء الجسم. يتواصل العقل والجسم مع بعضهما البعض من خلال المواد الكيميائية المعروفة باسم الببتيدات. توجد هذه الببتيدات في الدماغ وكذلك في المعدة والعضلات وفي جميع أعضائنا الرئيسية. أعتقد أنه يمكن الوصول إلى الذاكرة في أي مكان في شبكة الببتيد / المستقبلات. على سبيل المثال ، قد يتم ربط ذاكرة مرتبطة بالطعام بالبنكرياس أو الكبد ويمكن نقل مثل هذه الارتباطات من شخص إلى آخر.

يصف البروفيسور دان سيجل من كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس العقل بأنه ، & # x201C ، عملية التنظيم الذاتي الناشئة ، سواء المتجسدة أو العلائقية ، التي تنظم تدفق الطاقة والمعلومات داخلنا وفيما بيننا. & # x201D يدعم هذا التعريف الادعاء بأن العقل يمتد وراء أدمغتنا. يأخذ سيجل خطوة إلى الأمام. إنه يعتقد أن العقل يمتد إلى مساحة ما خارج أجسادنا. يجادل بأن العقل هو تصورنا للحياة و الحياة نفسها. هذا يعني أنه من الصعب فصل نظرتنا الشخصية للعالم عن تفاعلاتنا.


نتائج

عزل فيروس SARS-CoV-2 المعدي

قمنا بعزل SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2 NRW-42) من عينة مسحة من البلعوم والفم والبلعوم لمريض مصاب تم إدخاله إلى المستشفى الجامعي التابع لنا ، جامعة دوسلدورف (انظر قسم المواد والطرق للتربية والتكاثر). لاستكشاف ما إذا كان SARS-CoV-2 يتكرر في خلايا الكلى القرد الأخضر الأفريقي الملقحة (Vero CCL-81) ، أجرينا تحليل تفاعل البوليميراز الكمي المتسلسل (qPCR) في الوقت الحقيقي باستخدام طاف ثقافة الخلية. زادت كمية SARS-CoV-2 RNA بشكل كبير من 0 نقطة في البوصة حتى 3 نقطة في البوصة (الملحق الشكل S1A). بعد ذلك ، قمنا بتحليل العدوى لجزيئات SARS-CoV-2 المتولدة عن طريق نشر مادة طافية تحتوي على فيروس إلى خلايا Vero غير المصابة بعد. لقد أكدنا إصابة خلايا Vero الجديدة بظهور تأثيرات الاعتلال الخلوي التي يسببها الفيروس (CPEs) وزيادة في SARS-CoV-2 RNA على 4-dpi. أظهر التسلسل (رقم الوصول PRJNA627229 في أرشيف النوكليوتيدات الأوروبي ورقم انضمام العينة لـ NRW-42 وهو SRS6522060) ثمانية تبادلات للنيوكليوتيدات فقط مقارنة بعزل ووهان-هو -1 لـ SARS-CoV-2.

عزل والتحقق من صحة مصل COVID-19 النقاهة للكشف عن عدوى SARS-CoV-2

اعتبارًا من 1 أبريل 2020 ، لم نتمكن من شراء الأجسام المضادة التجارية التي يمكنها تحديد عدوى SARS-CoV-2 على وجه التحديد. لذلك ، قمنا بعزل مصل COVID-19 النقاهة واختبرنا ما إذا كان بإمكانهم التعرف على عدوى SARS-CoV-2 على وجه التحديد في تجاربنا. حصلنا على عينات دم لأربعة أفراد مستقلين تعافوا مؤخرًا من COVID-19 (AB1 و AB2 و AB3 و AB4). أظهر اختبارها في مقايسة الممتز المناعي المرتبط بالإنزيم (ELISA) الذي استخدم مجال SARS-CoV-2 S1 من البروتين السنبلة كمستضد أنه ، باستثناء AB2 ، فإن بقية مصل النقاهة يحتوي على SARS-CoV-2. مفتش (الملحق الشكل S1B). قمنا بعد ذلك بتنقية مصل النقاهة مقابل طول ORF الكامل لـ SARS-CoV-2-N (انظر قسم المواد والطرق). في البقع الغربية ، التي استخدمت مقتطفات من عضيات الدماغ وخلايا فيرو المعرضة لـ SARS-CoV-2 ، تعرفت الأجسام المضادة المنقاة من مصل النقاهة على وجه التحديد على إشارة مماثلة لحجم البروتين النووي لـ SARS-CoV-2. يعمل SARS-CoV-2-N المؤتلف كعنصر تحكم إيجابي في هذه التجربة (الملحق الشكل S1C). يتعرف مصل النقاهة AB4 أيضًا على خلايا فيرو المصابة بفيروس SARS-CoV-2. لمزيد من التحقق من خصوصية AB4 ، أجرينا مناعة مشتركة باستخدام فأر وحيد النسيلة مضاد لـ SARS-CoV-2 S ومضاد متعدد النسيلة مضاد لـ SARS-CoV-2 NP. كما هو متوقع ، تعرفت كل هذه الأجسام المضادة فقط على خلايا فيرو المصابة بالسارس-CoV-2 (الملحق الشكل S2A). وبالمثل ، يمكن أن يتعرف AB4 على وجه التحديد على سوما من الخلايا الإيجابية لـ SARS-CoV-2 في عضيات الدماغ المكشوفة لـ SARS-CoV-2 والتي تم تصنيفها أيضًا بواسطة الجسم المضاد أحادي النسيلة المضاد لـ SARS-CoV-2 S (الملحق الشكل S2B). في البقع الغربية التي استخدمت مستخلصات عضويات مكشوفة لـ SARS-CoV-2 ، تعرفت كل من AB4 والأجسام المضادة أحادية النسيلة على نطاقات بروتينية تتراوح بين 50 و 180 كيلو دالتون ، وهي أحجام مماثلة للبروتين النووي والبروتينات الشوكية غير المفككة معًا ، تؤكد هذه التجارب أن AB4 يكتشف SARS-CoV -2 عدوى (الملحق الشكل S2C).

يستهدف SARS-CoV-2 الخلايا العصبية للأشياء العضوية في الدماغ البشري

قبل أن نقوم بإصابة أعضيات الدماغ البشري ثلاثية الأبعاد بعزلة SARS-CoV-2 NRW-42 الجديدة ، قمنا أولاً باختبار ما إذا كانت ظروفنا التجريبية مناسبة لإصابة الخلايا الظهارية التنفسية البشرية الهدبية المدروسة جيدًا (hRECs) ، وهو هدف واضح لـ SARS-CoV-2 (Lamers وآخرون، 2020). لاحظنا أن SARS-CoV-2 يستهدف بسهولة hRECs في غضون يومين من التعرض للفيروس (الشكل 1 أ). ثم اختبرنا ما إذا كان SARS-CoV-2 يمكن أن يصيب عضويات الدماغ البشري ثلاثية الأبعاد. للقيام بذلك ، قمنا بتكييف بروتوكولنا الموصوف سابقًا وعضويات الدماغ المتمايزة من خطين مختلفين من iPSC (Donor 1 و IMR90 و Donor 2 و Crx-iPS Gabriel وآخرون، 2017). باختصار ، بدأنا بـ 10000 iPSCs وحدثنا التمايز في الظهارة العصبية مباشرة باستخدام SB431542 و dorsomorphin ، مثبطات TGF beta و BMP4 ، على التوالي. لم تتضمن حالة التمايز لدينا أيضًا إضافة خارجية لحمض الريتينويك ، والتي يمكن أن تنشط مستقبلات حمض الريتينويك (RAR) وتحفز تمايزًا عصبيًا شاذًا (جانسيك وآخرون، 2015 جبرائيل وآخرون، 2016 ، 2017 غابرييل وجوبالاكريشنان ، 2017). نظرًا لأن هذه الطريقة تتخطى تكوين الأجسام الجنينية ، فإنها تقلل من عدم التجانس في أحجام العضويات في نفس الوقت مما يؤدي إلى تجنب تكوين الأديم المتوسط ​​والأديم الباطن ، وهما غير مطلوبين لتمايز الأديم الظاهر في المراحل المبكرة من التمايز (Streit وآخرون، 2000). كما تم وصفه من قبل ، تُظهر العضويات أنواع الخلايا العصبية الخاصة بها ، والتي يتم تقييدها مكانيًا. تحتوي المنطقة البطينية (VZ) على تكاثر الخلايا العصبية السلفية (NPCs) التي تعرض عادةً نوى ممدودة تتماشى مع شكل تجويف ، وهو هيكل يشبه الأنبوب العصبي. يتم وضع الخلايا العصبية القشرية بشكل أساسي على VZ ، لتشكيل لوحة قشرية (الشكل 1 ب) (لانكستر وكنوبليش ، 2014 Giandomenico & Lancaster ، 2017 Gopalakrishnan ، 2019).

الشكل 1. يستهدف SARS-CoV-2 المنطقة القشرية من عضيات الدماغ البشري

  • أ. تجربة تحكم إيجابية. يستهدف SARS-CoV-2 بسهولة الخلايا الظهارية التنفسية البشرية (hRECs). تسميات الأسيتيل ألفا توبولين أهداب. تشير الأسهم إلى الخلايا الإيجابية لـ SARS-CoV-2 المسمى AB4 (باللون الأخضر). تعرض الأشكال أشرطة مقياس الرسم. يحدد الرسم التخطيطي الشريطي الموجود على اليمين ترددات الخلايا الإيجابية لـ SARS-CoV-2 في hRECs. ما لا يقل عن ستة أقسام hREC من ثلاثة (ن = 3) عينات مستقلة تم فحصها. البيانات المقدمة على أنها تعني ± SEM.
  • ب. عضيات وهمية من فئتين عمريتين اليوم 15 (1) و 60 (2) تعرض بنية خلوية نموذجية لعضويات الدماغ. تحتوي المنطقة البطينية L ، lumen ، VZ ، على نوى ممدودة مدمجة وشبيهة بالسلك للخلايا السلفية العصبية (NPCs ، باللون الأزرق) و CP ، وهي لوحة قشرية تحتوي على خلايا عصبية موجبة TUJ-1 (أرجواني). لاحظ اختلافًا واضحًا في نمط وضع العلامات TUJ-1 بين الأصغر سنًا (يوم 15) وكبار السن (يوم 60). تعرض الأشكال أشرطة مقياس الرسم. صور تمثيلية من ثمانية عضيات مستزرعة في ثلاث دفعات مستقلة على الأقل (ن = 3) مشتق من المتبرع -1 (IMR90) خط iPSC.
  • ج- مقارنةً بالعضويات الزائفة (1) ، فإن عُضويات السارس-CoV-2-المعرضة في اليوم -15 تعرض خلايا إيجابية لـ SARS-CoV-2 (AB4 ، أخضر) في محيطها الخارجي ، وهي منطقة من الصفيحة القشرية (2) التي تم تحديده بواسطة الخلايا العصبية الموجبة TUJ-1 (أرجواني). L ، تجويف VZ ، المنطقة الداخلية للعضو العضوي حيث توجد NPCs ، خالية من الخلايا الإيجابية لـ SARS-CoV-2. المنطقة المكبرة (منقط أثناء الصندوق) موضحة أدناه. ما لا يقل عن 10 عضويات من خمس دفعات مختلفة (ن = 5) تم اختبارها. تعرض الأشكال أشرطة مقياس الرسم.
  • د- السارس- CoV-2- عُضيات اليوم 60- المكشوفة. بالمقارنة مع عضويات اليوم الخامس عشر والمحاكاة (1) ، تُظهر العضويات في اليوم 60 عددًا متزايدًا من الخلايا الإيجابية لـ SARS-CoV-2 (AB4 ، الأخضر) في صفيحة القشرة التي تم تحديدها بواسطة الخلايا العصبية الإيجابية TUJ-1 (أرجواني) (2). المنطقة المكبرة (منقط أثناء الصندوق) موضحة أدناه ، توضح الموقع المحيط بالنواة لـ SARS-CoV-2 في الخلايا العصبية القشرية. ما لا يقل عن 10 عضويات من خمس دفعات مختلفة (ن = 5) تم اختبارها. تعرض الأشكال أشرطة مقياس الرسم.
  • يحدد الرسم التخطيطي الشريطي ترددات الخلايا الإيجابية لـ SARS-CoV-2 في أقسام مختلفة من أورجانيويد الدماغ مشتقة من سطرين متبرعين iPSC (IMR90 و Crx-iPS ، راجع المواد والطرق). يرجى ملاحظة أن كل نقطة تمثل قسمًا عضويًا واحدًا. يُظهر SARS-CoV-2 انتفاخًا محسنًا للعضويات في اليوم 60. ملاحظة ، يتم عرض الإحصائيات المقارنة بين الفئات العمرية المختلفة والأيام ذات الصلة بعد الإصابة (dpi) من العضيات ، ويتم إعطاء الأهمية كنجمة في مجموعات اليوم 60. لا يوجد فرق كبير في الخلايا الإيجابية لـ SARS-CoV-2 بين 2 و 4 نقطة في البوصة داخل كل فئة عمرية. ما لا يقل عن اثني عشر قسمًا عضويًا من أربعة (ن = 4) تم تحليل دفعات مستقلة ، من كل متبرع وفي اليوم التالي للعدوى (dpi). ANOVA أحادي الاتجاه ، متبوعًا باختبار Tukey للمقارنات المتعددة ***ص & lt 0.001. البيانات المقدمة على أنها تعني ± SEM.
  • واو - توطين تحت الخلوي SARS-CoV-2 في الخلايا العصبية القشرية. يظهر التصوير عالي الدقة وفك التطور توطين حول النواة لـ SARS-CoV-2. SARS-CoV-2 (AB4 ، أخضر) والنواة (رمادي). تعرض الأشكال أشرطة مقياس الرسم. يتم فحص الصور التمثيلية من 200 خلية على الأقل. يحيط الخط الأبيض بحدود النواة ، والخط الأحمر يحيط بالنواة.
  • G. تحديد ذرية فيروسية. تم تحليل المواد الطافية لـ SARS-CoV-2 التي تعرض خلايا Vero ، وعضوية الدماغ من أجل الحمض النووي الريبي الفيروسي الذي تم تقييمه بواسطة qRT-PCR. بينما تم الكشف عن زيادة في الحمض النووي الريبي الفيروسي في طاف خلايا فيرو ، لم يتم تحديد زيادة واضحة في طاف عضوي الدماغ. تم الحصول على البيانات من خمس مكررات تقنية من أربعة (ن = 4) دفعات مستقلة من العضيات. البيانات المقدمة على أنها تعني ± SEM.

لقد كشفنا على الأقل مجموعتين عمريتين مختلفتين من العضيات (اليوم 15 واليوم 60) لـ SARS-CoV-2 (TCID50 / ml من 50 وهو ما يعادل 17.5 PFU / أورجانويد ، راجع قسم المواد والطرق للحصول على التفاصيل) وتحليلها بعد يومين و 4 أيام من الإصابة (نقطة في البوصة). أولاً ، بدأنا في تحليل عضويات اليوم 15 ، وهي مرحلة تطورية تُستخدم لدراسة عدوى ZIKV (غابرييل وآخرون، 2017). في هذه المرحلة التنموية ، تشكل العضويات في الغالب NPCs المتكاثرة بنشاط في VZs ولوحة قشرية بدائية تحتوي على عدد أقل من الخلايا العصبية المبكرة (الشكل 1 ب). كشف اختبار أنواع الخلايا المستهدفة لـ SARS-CoV-2 في هذه العضيات أن SARS-CoV-2 يمكن أن يستهدف في الغالب الصفيحة القشرية المحددة بواسطة علامة عموم الخلايا العصبية TUJ-1 التي تختلف مكانيًا عن VZ (الشكل 1C والملحق الشكل S2D ). لاستبعاد احتمال أن يكون للفيروس قدرة محدودة على الانتشار لاستهداف الشخصيات غير القابلة للعب في الجزء الداخلي من العضيات ثلاثية الأبعاد السليمة ، قمنا بتعريض ثقافات NPCs ثنائية الأبعاد مباشرة لـ SARS-CoV-2. بالمقارنة مع ثقافات الخلايا العصبية القشرية ثنائية الأبعاد ، أظهرت ثقافات NPCs عددًا أقل من الخلايا الإيجابية لـ SARS-CoV-2. تشير هذه النتائج إلى أن SARS-CoV-2 لديه مدار مفضل على الخلايا العصبية ، كما ورد مؤخرًا (نسخة أولية: Mesci وآخرون، 2020 ، ما قبل الطباعة: أغنية وآخرون، 2020 يانغ وآخرون، 2020a) (الملحق Fig S3A). هذا في الواقع يتناقض بشكل صارخ مع ZIKV ، الذي يستهدف مباشرة NPCs الموجودة في المنطقة الداخلية من عضيات الدماغ ويحفزها على التمايز المبكر إلى خلايا عصبية مما يؤدي إلى صغر الرأس الخلقي (Cugola وآخرون، 2016 تشيان وآخرون، 2016 جبرائيل وآخرون, 2017 ).

كشف تحليل المناطق القشرية للعضويات في اليوم 60 أن عدد الخلايا الإيجابية لـ SARS-CoV-2 كان أعلى بكثير مما هو عليه في عضويات اليوم 15. يشير هذا إلى أن SARS-CoV-2 يفضل أنواع الخلايا العصبية الناضجة نسبيًا الموجودة في العضيات القديمة (الشكل 1D و E). أظهرت عضويات اليوم 60 بالفعل علامات النضج كما تم الحكم عليها من خلال المزيد من الخلايا العصبية الإيجابية لـ MAP2 ، والخلايا النجمية إيجابية S100 ، وعدد أقل من الخلايا الدبقية الدبقية الصغيرة من نوع Iba-1 (الملحق الشكل S3B-D). الأهم من ذلك ، أن التوطين المحيط بالنواة لـ SARS-CoV-2 في سوما من الخلايا العصبية القشرية يشبه نمط توطين الفيروس في خلايا Vero ، مما يشير إلى أن SARS-CoV-2 يمكن أن يدخل في الخلايا العصبية لأعضاء الدماغ (الشكل 1F). كشف تحويل تحليلنا إلى النقطة الزمنية اللاحقة للإصابة (dpi-4 و dpi-6) عن عدم وجود زيادة واضحة في الخلايا الإيجابية لـ SARS-CoV-2 على الرغم من أن العضويات dpi-6 أظهرت نزاهة ضعيفة (الشكل 1E والملحق الشكل S4A) . لتأكيد ذلك ، لم نتمكن من اكتشاف زيادة في الحمض النووي الريبي الفيروسي في المواد الطافية بين 2 و 4 نقطة في البوصة (الشكل 1G). على عكس عضيات الدماغ ، يصيب SARS-CoV-2 بشكل منتِج عُضوية الأوعية الدموية والكلى والأمعاء (Lamers وآخرون، 2020 مونتيل وآخرون، 2020 تشو وآخرون، 2020). والجدير بالذكر أن الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 (ACE-2) ، وهو مستقبل دخول لـ SARS-CoV-2 ، يتم التعبير عنه بشكل كبير في هذه الأنواع العضوية. كشف اختبار تعبير ACE-2 على مستوى الرنا المرسال عبر qRT-PCR أن كلا من عضويات الدماغ والخلايا العصبية المشتقة من iPSCs قد عرضت

أقل بمقدار 12.5 و 50 ضعفًا من الخلايا الظهارية التنفسية البشرية (hREC) ، والتي كانت بمثابة عنصر تحكم إيجابي (الملحق الشكل S4B). تعرفت لطخاتنا الغربية التي تستخدم الأجسام المضادة لـ ACE2 على ACE2 في المستخلصات العضوية فقط في ظروف التعرض الأعلى (الملحق الشكل S4C).

نظرًا لأن SARS-CoV-2 يبدو أنه يستهدف الخلايا العصبية بشكل مفضل ، فقد تساءلنا عما إذا كان SARS-CoV-2 يمكن أن يتكاثر بشكل مثمر عند تعرضه لعدد كبير من الخلايا العصبية الناضجة. لاختبار ذلك ، قمنا باستزراع شرائح عضوية من أشباه عضويات عمرها 60 يومًا ، وهي طريقة زراعة عضوية بديلة تعزز نضج الخلايا العصبية وقابليتها للحياة. تُظهر هذه الثقافات نواتج عصبية كألياف محورية طويلة المدى تعبر عن علامات عصبية ناضجة لـ MAP2 و Tau و synapsin-1 و PSD95 (غابرييل وآخرون، 2016 Giandomenico وآخرون، 2019 Goranci-Buzhala وآخرون، 2020). بعد تعريض هذه الشرائح مباشرة لـ SARS-CoV-2 ، اكتشفنا الفيروس المترجم في أجسام الخلايا للخلايا العصبية التي تم تصنيفها بواسطة MAP2 و Tau (الملحق الشكل S5A و B). لاحظنا فقط زيادة طفيفة في SARS-CoV-2 RNA في غضون يومين من التعرض الفيروسي (الملحق الشكل S5C). تُظهر هذه التجارب أن SARS-CoV-2 يدخل الخلايا العصبية في عضيات الدماغ ولكنه لا يتكاثر بشكل نشط.

تكشف الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2 عن توطين شاذ لـ Tau

بعد ذلك ، حددنا أن المنطقة الإيجابية لـ SARS-CoV-2 من الصفيحة القشرية تم إثباتها بشكل أكبر بواسطة Tau ، وهو بروتين مرتبط بالأنابيب الدقيقة يعمل على تثبيت الأنابيب الدقيقة العصبية ويعزز نمو المحور العصبي (الشكل 2) (Wang & Mandelkow ، 2016). يتورط الخلل الوظيفي في تاو في مرض الزهايمر (AD) واعتلالات تاووباتي الأخرى. تعدل التعديلات اللاحقة للترجمة في Tau ، على وجه الخصوص ، الفسفرات ، قدرة Tau على ربط وتجميع الأنابيب الدقيقة. في Tauopathies ، تاو هو فسفرة شاذة (فرط الفسفرة Cho & Johnson ، 2004 Cohen وآخرون، 2011 Castellani & Perry ، 2019). أظهر تقرير حديث أن فيروس الهربس البسيط من النوع 1 يمكن أن يسبب تأثيرات شبيهة بمرض الزهايمر ، بما في ذلك فرط فسفرة تاو في نموذج الأنسجة الشبيه بالدماغ البشري ثلاثي الأبعاد (كيرنز). وآخرون، 2020). دفعنا هذا إلى التحقيق فيما إذا كان لـ SARS-CoV-2 نتيجة عند دخوله إلى الخلايا العصبية.

الشكل 2. يحرر السارس- CoV-2 من تنظيم تاو في الخلايا العصبية القشرية

  • يحدد نشاط مناعة تاو (أرجواني) الصفيحة القشرية (CP) المحيطة بالتجويف (L) (i). تظهر المقاطع البصرية المختارة بتكبير عالٍ (الثاني والثالث) والتصوير عالي الدقة (4) توطين تاو فقط في محاور العصبونات القشرية. لاحظ أن سوما الخلايا العصبية خالية من بروتين تاو. ما لا يقل عن ثمانية عضيات من أربع دفعات مختلفة (ن = 4) تم اختبارها. تعرض الأشكال أشرطة مقياس الرسم.
  • توطين تاو في الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2 (AB4 ، الأخضر) في أقسام بصرية مختارة (ط). لاحظ ، على النقيض من ذلك ، بالنسبة لمجموعات التحكم ، أن العضيات المعرضة لـ SARS-CoV-2 تعرض Tau (أرجواني) بشكل غير صحيح في سوما الخلايا العصبية (رؤوس الأسهم). يتم عرض شرائح متحد البؤر لتمييز تحديد موقع تاو الخاطئ في سوما العصبية (رؤوس الأسهم). عند التكبير العالي ، يتم تحديد سوما الخلايا العصبية بشكل أكبر من خلال التوطين المحيط بالنواة لـ SARS-CoV-2 (الأخضر) (الثاني والثالث). تحدد الرسوم البيانية الشريطية الموجودة على اليمين النسبة المئوية للخلايا العصبية (Mock and SARS-CoV-2 المكشوفة) التي تظهر خطأ Tau (4) وجزء من الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2 التي تظهر محاور Tau الإيجابية التي تغطي مناطق قشرية مختلفة (v). للإحصاءات ، 300 خلية على الأقل من ست عضيات من أربع دفعات مختلفة (ن = 4) تم اختبارها. تعرض الأشكال أشرطة مقياس الرسم. غير زوجي ر-اختبار مع تصحيح ويلش ، ***ص & lt 0.001. البيانات المقدمة على أنها تعني ± SD.
  • رسم تخطيطي لتوزيع تاو التفاضلي في صورة وهمية مقارنة بالخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2. في الوهم ، يتم فرز Tau بشكل أساسي إلى محاور. في الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2 ، يتم تفويت تاو إلى سوما (يحددها الجسم المضاد لـ Pan-Tau). علاوة على ذلك ، فإن تاو الفسفوري (عند T231) يتمركز بشكل رئيسي في السوما (اللوحة السفلية ، التي يحددها الجسم المضاد Tau AT-180 ، انظر أدناه).
  • على النقيض من الضوابط (1) ، فإن الجسم المضاد Tau AT180 (أرجواني) الذي يتعرف على وجه التحديد على الفسفرة Threonine 231 من بروتين Tau يتمركز بشكل واضح في سوما من الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2 (AB4 ، أخضر) (ii). ما لا يقل عن أربعة عضيات من دفعتين مختلفتين (ن = 2) تم اختبارها. تعرض الأشكال أشرطة مقياس الرسم.
  • هـ- التوطين المشترك لـ SARS-CoV-2 (AB4 ، أخضر) وبروتين تاو الفسفوري (أرجواني) في سوما من الخلايا العصبية القشرية التي تم الكشف عنها من خلال التصوير عالي الدقة والتفكك. تم فحص الصور التمثيلية من 300 خلية على الأقل. تعرض الأشكال أشرطة مقياس الرسم.
  • F. يحدد الرسم التخطيطي الشريطي جزء من الخلايا العصبية الإيجابية لـ Tau AT180 التي تشترك في التوطين مع الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2. للإحصاءات ، ما لا يقل عن 250 خلية من أربع عضيات ودفعتين مستقلتين (ن = 2) تم فحصها. غير زوجي ر-اختبار مع تصحيح ويلش. البيانات المقدمة على أنها تعني ± SEM.

في ظل الظروف الفسيولوجية ، يعتبر تاو بشكل أساسي بروتينًا محوريًا يتمركز في محاور العصبونات الناضجة (الشكل 2Ai-iv). من خلال تطبيق التصوير عالي الدقة متبوعًا بفك الارتباط ، يمكننا تصور توطين Tau (كما تم فحصه بواسطة الجسم المضاد Pan-Tau Tau5A6) حصريًا في محاور العصبونات القشرية (الشكل 2Av). يستخدم مصطلح Tau "الخطأ في التصنيف" عندما يتم تحديد موقع بروتين Tau بشكل خاطئ في خلية سوما ويتم ملاحظته في المراحل المبكرة من علم أمراض تاو (Zempel & Mandelkow ، 2014).

مقارنةً بالتحكم في العضيات حيث يتوضع تاو عادةً في المحاور ، أظهرت الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2 نمطًا متغيرًا لتوطين تاو ، على الرغم من أنه كان من الصعب تصور الخطأ في تحديد موقع تاو في الأنسجة ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك ، باستخدام أقسام متحد البؤر ، يمكننا تصوير توطين تاو المتغير في الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2. على وجه الخصوص ، حددنا مستوى محسنًا من تاو في سوما الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2. الأهم من ذلك ، يمكننا تصور أجزاء من هذه الخلايا العصبية لا تزال تحتوي على Tau و TUJ-1 في محاورها ، مما يشير إلى أن هذه الخلايا العصبية لا تزال قابلة للحياة (الشكل 2B و C والملحق الشكل S6A).

أثناء التسبب في مرض الزهايمر واعتلالات تاووباتس الأخرى ، يصاب تاو أيضًا بفرط الفسفرة في مواقع متعددة. تؤدي الفسفرة المتسلسلة في مواقع مختلفة في النهاية إلى فرط فسفرة تاو (Castellani & Perry ، 2019). تعد فسفرة Threonine 231 (T231) واحدة من الأحداث الأولى في سلسلة الفسفرة ، وهي تنظم ارتباط الأنابيب الدقيقة. ومع ذلك ، فهو متورط أيضًا في تطور المرض مثل انفصال Tau عن الأنابيب الدقيقة المحورية (Sengupta وآخرون، 1998 Augustinack وآخرون، 2002 أ ، ب لونا مونوز وآخرون، 2007 ألونسو وآخرون، 2010 فروست وآخرون، 2015). بتعبير أدق ، وجدنا أنه مقارنة بالعضويات الضابطة ، يتعرف مؤشر الفسفرة Tau المبكر AT180 على pT231Tau المترجمة في سوما من الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2 (الشكل 2D-F). كشف تصوير الخلايا العصبية للحصول على Tau الفسفوري الإضافي باستخدام الأجسام المضادة AT8 (خاصة بـ S202 و T205 من Tau) و p396 (خاصة بـ S396 من Tau) أنه على عكس pT231Tau ، فإن هذه الأنواع الفوسفورية كانت مقتصرة على المحاور ولم يتم تحديد موقعها بشكل خاطئ في سوما. الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2 (الملحق الشكل S6B-E). باختصار ، توضح هذه النتائج التوطين الشاذ لـ Tau pT231Tau في الخلايا العصبية الإيجابية لـ SARS-CoV-2 مما يشير إلى تفاعلات الإجهاد العصبي المحتملة عند دخول الفيروس.

SARS-CoV-2 induces neuronal cell death

Phosphorylation of Tau at T231 allows for isomerization of the following proline residue into distinct رابطة الدول المستقلة- و trans-conformations by the propyl-isomerase PIN1 (Lu وآخرون، 1999). Cis-pT231Tau is acutely produced by neurons after traumatic brain injury, leading to disruption of the axonal microtubule network and apoptosis (Nakamura وآخرون, 2012 Kondo وآخرون، 2015). Analyzing the nuclei of SARS-CoV-2-positive cells (Fig 3A), we realized that they are highly condensed or fragmented exhibiting a strong reaction to 4′,6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) that labels nuclei, a feature quite frequently observed in dead cells. To test neuronal cell death as a consequence of SARS-CoV-2 infection, we stained the SARS-CoV-2-exposed samples with terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) that detects fragmented DNA in dead cells (Darzynkiewicz وآخرون، 2008). Compared to un-exposed control organoids, we identified an overall increase in TUNEL-positive cells in SARS-CoV-2-exposed organoids suggesting that virus exposure has caused cell death within 2-dpi (Fig 3B). Staining for SARS-CoV-2-positive cells revealed that most of the virus-positive cells were TUNEL-positive. Besides, we also noticed that some SARS-CoV-2-positive cells were also positive for caspase-3, a protease that specifies programmed cell death (Fig 3C). Interestingly, a fraction of caspase-positive cells displayed pT231Tau localization at the cell soma. Furthermore, TUNEL-positive cells in un-exposed control organoids (which could be after programmed cell death) did not contain pT231Tau suggesting that this different Tau phosphorylation pattern is associated with SARS-CoV-2 entry (Fig 3Ciii). Thus, it appears that Tau is aberrantly phosphorylated in response to the viral-induced stress, which may elicit further cell death programs that remains to be elucidated.

Figure 3. SARS-CoV-2 induces of neuronal death

  • A. Cells from mock organoids display a healthy nucleus labeled by DAPI (blue) (i). SARS-CoV-2-positive cells (green) display condensed (middle panel, ii) and fragmented DNA (bottom panel, iii, arrows). At least 75 cells from two (ن = 2) independent batches of organoids were examined. Figures display scale bars.
  • B. Compared to mock organoids, (i) SARS-CoV-2-exposed organoids (ii) display increased TUNEL-positive cells (displayed as inverted LUT) at the cortical plate that is specified by TUJ-1 (magenta). At least four organoids from two (ن = 2) independent batches of organoids were examined. Figures display scale bars. The bar diagram below quantifies the frequencies of TUNEL-positive cells between mock and SARS-CoV-2-exposed organoids. Four organoids from two (ن = 2) independent batches were examined. Unpaired ر-test, *ص < 0.05. Data presented as mean ± SD.
  • C. Most of the SARS-CoV-2-positive cells (AB4, green) are TUNEL-positive (i) and some of the SARS-CoV-2-positive cells are caspase-positive (ii). Caspase-positive cells in SARS-CoV-2-exposed organoids display pT231Tau localization at the cell soma specified by AT-180 (ii), which are not observed in mock organoids (iii). Arrowheads point SARS-CoV-2-positive cells (AB4, green) that are also positive for TUNNEL (red), caspase 3 (yellow), and Tau AT-180 (magenta). Figures display scale bars. Bar diagrams at right quantifies proportions of TUNEL and caspase-positive cells among SARS-CoV-2-positive cells. The second graph below quantifies the proportions of pT231Tau-positive cells among caspase-positive cells between control and virus exposed groups. At least 400 cells from four organoids and two independent (ن = 2) batches were examined. Unpaired ر-test, **ص & لتر 0.01. Data presented as mean ± SEM. TUNEL-positive cells in control un-exposed organoids do not contain pT231Tau (iii). Figures display scale bars. Bar diagrams at right quantifies proportions of pT231Tau-positive cells among TUNNEL-positive cells between control and virus exposed groups. At least 350 cells from 4 organoids and two independent (ن = 2) batches were examined. Unpaired ر-test, ***ص & lt 0.001. Data presented as mean ± SEM.

من إصدار يونيو 2016

تحقق من جدول المحتويات الكامل وابحث عن قصتك التالية لقراءتها.

Galton launched a debate that raged throughout the 20th century over nature versus nurture. Are our actions the unfolding effect of our genetics? Or the outcome of what has been imprinted on us by the environment? Impressive evidence accumulated for the importance of each factor. Whether scientists supported one, the other, or a mix of both, they increasingly assumed that our deeds must be determined by شيئا ما.

In recent decades, research on the inner workings of the brain has helped to resolve the nature-nurture debate—and has dealt a further blow to the idea of free will. Brain scanners have enabled us to peer inside a living person’s skull, revealing intricate networks of neurons and allowing scientists to reach broad agreement that these networks are shaped by both genes and environment. But there is also agreement in the scientific community that the firing of neurons determines not just some or most but الكل of our thoughts, hopes, memories, and dreams.

We know that changes to brain chemistry can alter behavior—otherwise neither alcohol nor antipsychotics would have their desired effects. The same holds true for brain structure: Cases of ordinary adults becoming murderers or pedophiles after developing a brain tumor demonstrate how dependent we are on the physical properties of our gray stuff.

Many scientists say that the American physiologist Benjamin Libet demonstrated in the 1980s that we have no free will. It was already known that electrical activity builds up in a person’s brain before she, for example, moves her hand Libet showed that this buildup occurs before the person consciously makes a decision to move. The conscious experience of deciding to act, which we usually associate with free will, appears to be an add-on, a post hoc reconstruction of events that occurs بعد، بعدما the brain has already set the act in motion.

The 20th-century nature-nurture debate prepared us to think of ourselves as shaped by influences beyond our control. But it left some room, at least in the popular imagination, for the possibility that we could overcome our circumstances or our genes to become the author of our own destiny. The challenge posed by neuroscience is more radical: It describes the brain as a physical system like any other, and suggests that we no more will it to operate in a particular way than we will our heart to beat. The contemporary scientific image of human behavior is one of neurons firing, causing other neurons to fire, causing our thoughts and deeds, in an unbroken chain that stretches back to our birth and beyond. In principle, we are therefore completely predictable. If we could understand any individual’s brain architecture and chemistry well enough, we could, in theory, predict that individual’s response to any given stimulus with 100 percent accuracy.

This research and its implications are not new. What is new, though, is the spread of free-will skepticism beyond the laboratories and into the mainstream. The number of court cases, for example, that use evidence from neuroscience has more than doubled in the past decade—mostly in the context of defendants arguing that their brain made them do it. And many people are absorbing this message in other contexts, too, at least judging by the number of books and articles purporting to explain “your brain on” everything from music to magic. Determinism, to one degree or another, is gaining popular currency. The skeptics are in ascendance.

This development raises uncomfortable—and increasingly nontheoretical—questions: If moral responsibility depends on faith in our own agency, then as belief in determinism spreads, will we become morally irresponsible? And if we increasingly see belief in free will as a delusion, what will happen to all those institutions that are based on it?

In 2002, two psychologists had a simple but brilliant idea: Instead of speculating about what might happen if people lost belief in their capacity to choose, they could run an experiment to find out. Kathleen Vohs, then at the University of Utah, and Jonathan Schooler, of the University of Pittsburgh, asked one group of participants to read a passage arguing that free will was an illusion, and another group to read a passage that was neutral on the topic. Then they subjected the members of each group to a variety of temptations and observed their behavior. Would differences in abstract philosophical beliefs influence people’s decisions?

Yes, indeed. When asked to take a math test, with cheating made easy, the group primed to see free will as illusory proved more likely to take an illicit peek at the answers. When given an opportunity to steal—to take more money than they were due from an envelope of $1 coins—those whose belief in free will had been undermined pilfered more. On a range of measures, Vohs told me, she and Schooler found that “people who are induced to believe less in free will are more likely to behave immorally.”

It seems that when people stop believing they are free agents, they stop seeing themselves as blameworthy for their actions. Consequently, they act less responsibly and give in to their baser instincts. Vohs emphasized that this result is not limited to the contrived conditions of a lab experiment. “You see the same effects with people who naturally believe more or less in free will,” she said.

In another study, for instance, Vohs and colleagues measured the extent to which a group of day laborers believed in free will, then examined their performance on the job by looking at their supervisor’s ratings. Those who believed more strongly that they were in control of their own actions showed up on time for work more frequently and were rated by supervisors as more capable. In fact, belief in free will turned out to be a better predictor of job performance than established measures such as self-professed work ethic.

Another pioneer of research into the psychology of free will, Roy Baumeister of Florida State University, has extended these findings. For example, he and colleagues found that students with a weaker belief in free will were less likely to volunteer their time to help a classmate than were those whose belief in free will was stronger. Likewise, those primed to hold a deterministic view by reading statements like “Science has demonstrated that free will is an illusion” were less likely to give money to a homeless person or lend someone a cellphone.

Further studies by Baumeister and colleagues have linked a diminished belief in free will to stress, unhappiness, and a lesser commitment to relationships. They found that when subjects were induced to believe that “all human actions follow from prior events and ultimately can be understood in terms of the movement of molecules,” those subjects came away with a lower sense of life’s meaningfulness. Early this year, other researchers published a study showing that a weaker belief in free will correlates with poor academic performance.

The list goes on: Believing that free will is an illusion has been shown to make people less creative, more likely to conform, less willing to learn from their mistakes, and less grateful toward one another. In every regard, it seems, when we embrace determinism, we indulge our dark side.

Few scholars are comfortable suggesting that people ought to believe an outright lie. Advocating the perpetuation of untruths would breach their integrity and violate a principle that philosophers have long held dear: the Platonic hope that the true and the good go hand in hand. Saul Smilansky, a philosophy professor at the University of Haifa, in Israel, has wrestled with this dilemma throughout his career and come to a painful conclusion: “We cannot afford for people to internalize the truth” about free will.

Smilansky is convinced that free will does not exist in the traditional sense—and that it would be very bad if most people realized this. “Imagine,” he told me, “that I’m deliberating whether to do my duty, such as to parachute into enemy territory, or something more mundane like to risk my job by reporting on some wrongdoing. If everyone accepts that there is no free will, then I’ll know that people will say, ‘Whatever he did, he had no choice—we can’t blame him.’ So I know I’m not going to be condemned for taking the selfish option.” This, he believes, is very dangerous for society, and “the more people accept the determinist picture, the worse things will get.”

Determinism not only undermines blame, Smilansky argues it also undermines praise. Imagine I do risk my life by jumping into enemy territory to perform a daring mission. Afterward, people will say that I had no choice, that my feats were merely, in Smilansky’s phrase, “an unfolding of the given,” and therefore hardly praiseworthy. And just as undermining blame would remove an obstacle to acting wickedly, so undermining praise would remove an incentive to do good. Our heroes would seem less inspiring, he argues, our achievements less noteworthy, and soon we would sink into decadence and despondency.

Smilansky advocates a view he calls illusionism—the belief that free will is indeed an illusion, but one that society must defend. The idea of determinism, and the facts supporting it, must be kept confined within the ivory tower. Only the initiated, behind those walls, should dare to, as he put it to me, “look the dark truth in the face.” Smilansky says he realizes that there is something drastic, even terrible, about this idea—but if the choice is between the true and the good, then for the sake of society, the true must go.

Smilansky’s arguments may sound odd at first, given his contention that the world is devoid of free will: If we are not really deciding anything, who cares what information is let loose? But new information, of course, is a sensory input like any other it can change our behavior, even if we are not the conscious agents of that change. In the language of cause and effect, a belief in free will may not inspire us to make the best of ourselves, but it does stimulate us to do so.

Illusionism is a minority position among academic philosophers, most of whom still hope that the good and the true can be reconciled. But it represents an ancient strand of thought among intellectual elites. Nietzsche called free will “a theologians’ artifice” that permits us to “judge and punish.” And many thinkers have believed, as Smilansky does, that institutions of judgment and punishment are necessary if we are to avoid a fall into barbarism.

Smilansky is not advocating policies of Orwellian thought control. Luckily, he argues, we don’t need them. Belief in free will comes naturally to us. Scientists and commentators merely need to exercise some self-restraint, instead of gleefully disabusing people of the illusions that undergird all they hold dear. Most scientists “don’t realize what effect these ideas can have,” Smilansky told me. “Promoting determinism is complacent and dangerous.”

Yet not all scholars who argue publicly against free will are blind to the social and psychological consequences. Some simply don’t agree that these consequences might include the collapse of civilization. One of the most prominent is the neuroscientist and writer Sam Harris, who, in his 2012 book, ارادة حرة, set out to bring down the fantasy of conscious choice. Like Smilansky, he believes that there is no such thing as free will. But Harris thinks we are better off without the whole notion of it.

“We need our beliefs to track what is true,” Harris told me. Illusions, no matter how well intentioned, will always hold us back. For example, we currently use the threat of imprisonment as a crude tool to persuade people not to do bad things. But if we instead accept that “human behavior arises from neurophysiology,” he argued, then we can better understand what is really causing people to do bad things despite this threat of punishment—and how to stop them. “We need,” Harris told me, “to know what are the levers we can pull as a society to encourage people to be the best version of themselves they can be.”

According to Harris, we should acknowledge that even the worst criminals—murderous psychopaths, for example—are in a sense unlucky. “They didn’t pick their genes. They didn’t pick their parents. They didn’t make their brains, yet their brains are the source of their intentions and actions.” In a deep sense, their crimes are not their fault. Recognizing this, we can dispassionately consider how to manage offenders in order to rehabilitate them, protect society, and reduce future offending. Harris thinks that, in time, “it might be possible to cure something like psychopathy,” but only if we accept that the brain, and not some airy-fairy free will, is the source of the deviancy.

Accepting this would also free us from hatred. Holding people responsible for their actions might sound like a keystone of civilized life, but we pay a high price for it: Blaming people makes us angry and vengeful, and that clouds our judgment.

“Compare the response to Hurricane Katrina,” Harris suggested, with “the response to the 9/11 act of terrorism.” For many Americans, the men who hijacked those planes are the embodiment of criminals who freely choose to do evil. But if we give up our notion of free will, then their behavior must be viewed like any other natural phenomenon—and this, Harris believes, would make us much more rational in our response.

Although the scale of the two catastrophes was similar, the reactions were wildly different. Nobody was striving to exact revenge on tropical storms or declare a War on Weather, so responses to Katrina could simply focus on rebuilding and preventing future disasters. The response to 9/11, Harris argues, was clouded by outrage and the desire for vengeance, and has led to the unnecessary loss of countless more lives. Harris is not saying that we shouldn’t have reacted at all to 9/11, only that a coolheaded response would have looked very different and likely been much less wasteful. “Hatred is toxic,” he told me, “and can destabilize individual lives and whole societies. Losing belief in free will undercuts the rationale for ever hating anyone.”

Whereas the evidence from Kathleen Vohs and her colleagues suggests that social problems may arise from seeing our own actions as determined by forces beyond our control—weakening our morals, our motivation, and our sense of the meaningfulness of life—Harris thinks that social benefits will result from seeing other people’s behavior in the very same light. From that vantage point, the moral implications of determinism look very different, and quite a lot better.

What’s more, Harris argues, as ordinary people come to better understand how their brains work, many of the problems documented by Vohs and others will dissipate. Determinism, he writes in his book, does not mean “that conscious awareness and deliberative thinking serve no purpose.” Certain kinds of action require us to become conscious of a choice—to weigh arguments and appraise evidence. True, if we were put in exactly the same situation again, then 100 times out of 100 we would make the same decision, “just like rewinding a movie and playing it again.” But the act of deliberation—the wrestling with facts and emotions that we feel is essential to our nature—is nonetheless real.

The big problem, in Harris’s view, is that people often confuse determinism with fatalism. Determinism is the belief that our decisions are part of an unbreakable chain of cause and effect. Fatalism, on the other hand, is the belief that our decisions don’t really matter, because whatever is destined to happen will happen—like Oedipus’s marriage to his mother, despite his efforts to avoid that fate.

When people hear there is no free will, they wrongly become fatalistic they think their efforts will make no difference. But this is a mistake. People are not moving toward an inevitable destiny given a different stimulus (like a different idea about free will), they will behave differently and so have different lives. If people better understood these fine distinctions, Harris believes, the consequences of losing faith in free will would be much less negative than Vohs’s and Baumeister’s experiments suggest.

Can one go further still? Is there a way forward that preserves both the inspiring power of belief in free will and the compassionate understanding that comes with determinism?

Philosophers and theologians are used to talking about free will as if it is either on or off as if our consciousness floats, like a ghost, entirely above the causal chain, or as if we roll through life like a rock down a hill. But there might be another way of looking at human agency.

Some scholars argue that we should think about freedom of choice in terms of our very real and sophisticated abilities to map out multiple potential responses to a particular situation. One of these is Bruce Waller, a philosophy professor at Youngstown State University. في كتابه الجديد ، Restorative Free Will, he writes that we should focus on our ability, in any given setting, to generate a wide range of options for ourselves, and to decide among them without external constraint.

For Waller, it simply doesn’t matter that these processes are underpinned by a causal chain of firing neurons. In his view, free will and determinism are not the opposites they are often taken to be they simply describe our behavior at different levels.

Waller believes his account fits with a scientific understanding of how we evolved: Foraging animals—humans, but also mice, or bears, or crows—need to be able to generate options for themselves and make decisions in a complex and changing environment. Humans, with our massive brains, are much better at thinking up and weighing options than other animals are. Our range of options is much wider, and we are, in a meaningful way, freer as a result.

Waller’s definition of free will is in keeping with how a lot of ordinary people see it. One 2010 study found that people mostly thought of free will in terms of following their desires, free of coercion (such as someone holding a gun to your head). As long as we continue to believe in this kind of practical free will, that should be enough to preserve the sorts of ideals and ethical standards examined by Vohs and Baumeister.

Yet Waller’s account of free will still leads to a very different view of justice and responsibility than most people hold today. No one has caused himself: No one chose his genes or the environment into which he was born. Therefore no one bears ultimate responsibility for who he is and what he does. Waller told me he supported the sentiment of Barack Obama’s 2012 “You didn’t build that” speech, in which the president called attention to the external factors that help bring about success. He was also not surprised that it drew such a sharp reaction from those who want to believe that they were the sole architects of their achievements. But he argues that we must accept that life outcomes are determined by disparities in nature and nurture, “so we can take practical measures to remedy misfortune and help everyone to fulfill their potential.”

Read Follow-Up Notes

فهم كيف will be the work of decades, as we slowly unravel the nature of our own minds. In many areas, that work will likely yield more compassion: offering more (and more precise) help to those who find themselves in a bad place. And when the threat of punishment is necessary as a deterrent, it will in many cases be balanced with efforts to strengthen, rather than undermine, the capacities for autonomy that are essential for anyone to lead a decent life. The kind of will that leads to success—seeing positive options for oneself, making good decisions and sticking to them—can be cultivated, and those at the bottom of society are most in need of that cultivation.

To some people, this may sound like a gratuitous attempt to have one’s cake and eat it too. And in a way it is. It is an attempt to retain the best parts of the free-will belief system while ditching the worst. President Obama—who has both defended “a faith in free will” and argued that we are not the sole architects of our fortune—has had to learn what a fine line this is to tread. Yet it might be what we need to rescue the American dream—and indeed, many of our ideas about civilization, the world over—in the scientific age.


Current explanations from the field of neuroscience suggest that déjà vu occurs when the brain is slightly fatigued and working to 'fact check' a memory. We experience this as being odd because we become aware of the process.

Might we explore a different explanation for déjà vu if we were looking at it from the standpoint of time being non linear and perhaps opening up to the idea of a collective consciousness?

خذ لحظة وتنفس. ضع يدك على منطقة صدرك بالقرب من قلبك. تنفس ببطء في المنطقة لمدة دقيقة تقريبًا ، مع التركيز على الشعور بالسهولة في دخول عقلك وجسمك. انقر هنا لمعرفة سبب اقتراح هذا.

They say about 60% of people experience déjà vu during their life, right off the bat that hit me as something I didn’t expect as I feel like almost everyone I know has had it at one time or another. Déjà vu, (‘already seen’ to the French) is the feeling that you are re-living something that has happened before. في الفيلم المصفوفة, where déjà vu is perhaps most thought of in pop culture, Neo experiences a cat going by a doorway twice in a matter of seconds. Same cat, same moves, same everything.

In the film, this moment is presented as a ‘glitch in the matrix,’ however, in real life, déjà vu doesn’t often happen like what is seen in The Matrix, it instead feels as though you can’t recall when the ‘other memory’ happened, more so that what you are experiencing right now has already happened at some time.

Let’s dive into what some believe neuroscience is offering as an explanation.

What Happened:

According to experts like Dr Akira O’Connor, who is a senior psychology lecturer at the University of St Andrews, déjà vu is not only a feeling of familiarity, but also the metacognitive recognition that these feelings are misplaced. In simple terms:

“Déjà vu is basically a conflict between the sensation of familiarity and the awareness that the familiarity is incorrect. And it’s the awareness that you’re being tricked that makes déjà vu so unique compared to other memory events.”

Neuroscientists have determined that this memory illusion occurs when the frontal regions of the brain are attempting to correct an inaccurate memory.

“For the vast majority of people, experiencing déjà vu is probably a good thing. It’s a sign that the fact-checking brain regions are working well, preventing you from misremembering events. In a healthy person, such misremembering is going to happen every day. This is to be expected because your memory involves millions and billions of neurones. It’s very messy.”

While there isn’t a completely agreed upon explanation for what happens in the brain when déjà vu occurs, most models suggest that déjà vu occurs when areas of the brain (such as the temporal lobe) feed the mind’s frontal regions signals that a past experience is repeating itself. The frontal decision making parts of the brain then checks to see if the memory is actually true or possible, perhaps saying something to the effect “have I been here before?”

“If you have actually been in that place before, you may try harder to retrieve more memories. If not, a déjà vu realization can occur.”

It’s typically believed that we are more susceptible to déjà vu when the mind is a bit more fatigued and not as quick to discern that validity of our current moment.

Why It Matters:

What fascinated me about this in particular is two things: I’ve long felt that it’s quite possible that memories may actually be non local, i.e. they exist outside the brain not in the brain, and that perhaps the brain tunes into those memories that are somewhere around us. Or maybe we could say that some memory may exist in the brain, while others are part of some sort of collective field.

The second fascinating part for me is that I wonder if déjà vu has something to do with emerging science that tells us time is not linear. Perhaps when we take a classic scientific model that states all time is linear and all experience is linear, we limit our explanation of what déjà vu might be to something that fits that paradigm. What if the brain is tuning into something relating to quantum potentials that always exist, and that perhaps something different is happening with déjà vu? I’m not sure yet, however this is where déjà vu intrigues me the most.

Of course, the end result of exploring a question like this invites us to shift our worldview around the nature of reality, time and experience. Something that might be uncomfortable for some but I feel post material science is inviting us to do.

The Takeaway:

As with anything that is happening in our lives right now it seems, we are culturally in a time where a long avoided shift in our scientific paradigm is creating a lack of meaningful explanations for many things that happen in life. Is déjà vu one of those things that doesn’t have a good explanation in our current scientific paradigm? The jury might still be out on that, but for me, the current explanation presented in this piece did not quite ‘do it for me’ and my inquisitive mind and gut feeling pushes me to explore these questions through the emerging paradigm of non material science.

الغوص بشكل أعمق

انقر أدناه لمشاهدة نظرة خاطفة على دورتنا التدريبية الجديدة!

تسمى دورتنا الجديدة "التغلب على التحيز وتحسين التفكير النقدي". هذه الدورة التي مدتها 5 أسابيع يشرف عليها د. مادهافا ستي وأمبير جو مارتينو

إذا كنت ترغب في بناء وعيك الذاتي ، وتحسين تفكيرك النقدي ، وتصبح أكثر تركيزًا على القلب وتكون أكثر وعياً بالتحيز ، فهذه هي الدورة المثالية!

Discover


The science of smell

Us humans get a lot from our sense of smell. But other animals, such as dogs, rely on their noses so much more. Why might that be? And why did we evolve to have the noses we do? New research in Science Advances sheds some light on those questions and Darren Logan from the Waltham Centre for Pet Nutrition joined Katie Haylor in the studio to chat all about it.

Darren - Our sense of smell is essentially a chemical scent. So the volatiles that's coming off the freshly baked bread - into the atmosphere - is what we're sensing through our sense of smell. And every time you take a deep breath in, the volatiles will rush through your nose and hit these molecular receptors on the surface of your nose called olfactory receptors and they exist in olfactory sensory neurons.

In a human nose we have about 300 different types of these neurons and each one detects a different combination of small molecules and it's the combination and the pattern of those together that your brain interprets as the smell of - in this case freshly baked bread.

Katie - 300 doesn't sound like an awful lot so how do we end up with the incredible amount of smells that we're able to recognize?

Darren - So that is the sort of the real trick of your olfactory system. So it's due to something called combinatorial coding, so each receptor - each of the 300 receptors - can detect a combination of different molecules and each molecule can activate a combination of different receptors. So when you multiply those together we think that we can detect up to a trillion different orders.

Katie - Okay. So how did you analyse smell in this study? What were you interested in?

Darren - So we took advantage of a particular quirk of the olfactory system - which is that each sensory neuron in the nose expresses just one olfactory receptor. And so because we knew that, we were able to use something called RNA sequencing to quantify the RNA of each receptor and that allows us to tell us the number of each type of neuron the nose. You might expect that of the 300 neural types, they'd all be equally represented. And what we found out - that wasn't the case. There were a very small number, actually, about 10 or 15 are very very highly represented in the nose and the vast majority are relatively lowly represented.

Katie - So what does this mean then? What do we take away from this?

Darren - So we were really interested about what these receptors are - there are these neurons that are there in very high abundance. And so, what we did is, we looked at what those neurons are detecting and what we found in the case of humans is that they're detecting what we call key food orders. So these are the orders that are produced by our food. So - as you mentioned - the orders in freshly baked bread.

When we looked in other species - we looked in mice, rats, dogs and a number of primates - we found that wasn't the case. And likewise, when we looked in mice, we found that the neurons that were very abundant actually detect pheromones - so cues that the mice used to sexual communicate with each other. So what we think that means is that each mammal has evolved to to have a nose that is very specific to its niche.

Katie - Can we take from that that sourcing food is particularly important to us but there may be other equally pressing matters for other animals. How would you pick that apart?

Darren - Yeah that's our hypothesis. There was a theory that our senses of smells were essentially not under evolutionary pressure. They're just drifting around and they can detect anything that we happen to run into. What this research - we think - suggests that's not true, that actually our noses are tuned and over time have been tuned to the things that are important to us - to promote our reproduction and our survival. In the case of humans, our sense of smell is particularly important for detecting food and scavenging for food. And that's why we think our noses are tuned the way they are.

Katie - So more receptors equals better smelling ability. Is that pretty much right?

Darren - This is a bit of a mystery in the olfactory field. Species like dogs or mice or indeed elephants, who we think have the most receptors, may be able to smell more, but we actually think at the moment that it's likely that they don't smell more - they just discriminate better. So they can tell subtle differences between things that we as humans - who are not the best smellers in the world - probably couldn't.

Katie - Having said we're not the best smellers in the world, I've got to say, I’ve named myself the bloodhound of the Naked Scientist office because I feel like my sense of smell is really good. Why would that be? Why would I be better at smelling than say Izzie, for instance?

Darren - Well there are people who are better at smelling than others and it probably down to genetic variation. We know there is a lot of variation in the olfactory receptors, however, we also know that people who are often deemed or described as better smellers are often more verbal - so are able to describe the scent, the smells that they detect better and that appears that they’re therefore better but they're actually better explaining it.

Katie - I'm still going to take credit for that one. Very briefly. what's the next step then with this particular piece of work?

Darren - We are doing two things - I guess - one is that we are looking to spatially identify the position of the neurons in the nose, rather than just the abundance of them. And this is important because when you smell, the air rushes through the nose and depending on which parts of the nose it hits, we might think it works differently. And secondly, we are particularly interested in those abundant neurons and finding out exactly what they detect.


Building Blocks of the Nervous System

The building block of the nervous system is the neuron. (Fun fact: The human brain contains approximately 100 billion neurons. That’s more than 14x the number of human beings currently on planet Earth!)

The anatomy of a neuron may differ slightly based on its function but the structures that comprise it remain the same.

Another cell type central to the functioning of the nervous system (pun intended) is the glial cell. Glial cells

  1. Help support and hold neurons in place
  2. Protect neurons
  3. Create myelin which helps to move nerve impulses
  4. Repair neurons and help restore neuron function
  5. Trim out dead neurons
  6. Regulate neurotransmitters

Neuron Anatomy

The neuron is composed of the following parts (NICHD, 2018):

  • نواة
  • جسم الخلية
  • Dendrite: responsible for receiving information via synapses for the cell to process and send through the axon, through the axon terminal, to the synapse to be passed on again
  • Axon: the “corridor” through which sensory information is passed to the dendrite to be sent to another neuron. (The term “nerve” doesn’t refer to a neuron, even though it seems like it should. What it actually refers to is a collection of multiple axons is a collection of axons that work together as a collective. In the same way that a grouping of asparagus stalks makes one bunch of asparagus, a bundle of axons makes one nerve. The different types of nerves are cervical, thoracic, lumbar and sacral nerves.)
  • Myelin sheath: a fatty tissue that insulates the axon by preventing depolarization. This allows electrical impulses to travel across the axon uninterrupted.
  • Node of Ranvier: these are the gaps in the myelin sheath. Their function is to speed up propagation of action potentials along the axon via saltatory conduction. (Because these gaps are not myelinated, the action potentials appear to jump between nodes like the water fountains at Disneyworld.) Saltatory conduction also helps to conserve energy by decreasing the required movement of ions by 100x.
  • Axon terminal: the end of the axon, the last stop before electrical impulses are sent through the synapse. This structure converts electrical impulses into chemical signals which, when released, are then called neurotransmitters. Neurotransmitters pass through the synapse to the next dendrite and are then converted back into an electrical impulse to repeat this process until it reaches the proper organ.

أنواع الخلايا العصبية

There are four different types of neurons. Their anatomy is determined by what types of information they’ll need to propagate, to what organs, and in what region of the body.

In fact, there are so many different types of neurons in the brain alone that they are not yet all described. This is because neurons in the brain will differ based on what part of the target neuron they’re communicating to (dendrite vs. axon), express different genes, express varying electrical impulses, and several more distinctions.

The types of neurons are below:

الخلايا العصبية in the spinal cord are sensory and motor neurons. Sensory neurons are activated by sensory input from the environment (touch, taste, smell, sound, sight). The input of information from the external environment can be physical or chemical and correspond to all five senses. Most sensory neurons are pseudounipolar.

Motor neurons in the spinal cord are a part of CNS and connect to muscles, glands, and organs throughout the body. They transmit impulses from the spinal cord to skeletal and smooth muscle tissues based on information gathered by the sensory neurons. These are typically multipolar.

The lower motor neurons extend from the spinal cord to the muscles and the upper motor neurons travel from the brain and spinal cord to the distal parts of the body.

Lastly, there are أعصاب بينية. These serve as the connections between spinal, motor, and sensory neurons and communicate with each other by forming networks throughout the body, the structure of which differs based on need and organ system. These neurons are multipolar as well.


Whatever you think though, whether you think he has proved his case or not, nobody, surely, has yet proved the opposite position - that all physics including human behaviour, can be simulated in a computer.

I'm not sure why so many are so sure of that conclusion - that a computer program can simulate a human - when nobody has proved it or has any idea yet of how to prove it.

And - it seems at least to be a reasonable philosophical position for anyone to take, that the human mind is essentially non computable.

Myself anyway - I now expect that some time or another down the road, we will hit some truly non computable physics. Though whether in the form of Roger Penrose's Orch Or theory or some other idea - maybe not involving quantum mechanics at all - or even quantum gravity - I don't know.

It's interesting as an area of philosophy which leads to an actual prediction about the future of science. A clear prediction that computer programs will never fully emulate human beings, so long as they are based on physics as currently understood, or computer programs as we currently understand those.

And then based on Roger Penrose's ideas - I think it is reasonable also to say that it predicts non computable areas of physics.

Is there any other area of pure philosophy that leads to a future science prediction?

And that then leads to the idea that if we ever do have Artificial Intelligence then it is likely to be impossible to program, in some intrinsic way because at its core, it is in some way doing something essentially non computable. And, I think myself, that means that it would start off like a young thing or baby - or may be an "uplifted species" or similar.

I'm Robert Walker, inventor & programmer. I have had a long term special interest in astronomy, and space science since the 1970s, and most of.


شاهد الفيديو: رحلة عبر جهازك العصبي (كانون الثاني 2022).