Доктор Августинайт изучает зрительный путь, по которому сигналы от сетчатки передаются в зрительную кору, где мозг интерпретирует сигналы от глаза. Между глазом и зрительной корой сигналы должны проходить через зрительный таламус, то есть через таламокортикальные нейроны или нейроны TC. Эти нейроны могут переключаться между состоянием «сна» и состоянием «бодрствования» в зависимости от входных данных, которые они получают от нейронов и других областей мозга.
Когда животное бодрствует, нейроны TC передают входящие сигналы сетчатки в кору, но когда животное спит, нейроны блокируют сигналы сетчатки.Зрительная кора также отправляет массивный входной сигнал обратно в нейроны TC для управления сигналами сетчатки, проходящими через таламус. Но доктор Августинайт говорит, что предложенные механизмы этого контроля вызывают больше вопросов, чем ответов. Чтобы понять больше, она проводила эксперименты на острых срезах мозга, небольших кусочках мозговой ткани, где нейроны остаются живыми и сохраняют свои физиологические свойства.
Она добавила глутамат к дендритам вдали от тела клетки, чтобы имитировать сигнал обратной связи от зрительной коры. Затем она измерила ответ нейрона, показанный как разность напряжений внутри и снаружи мембраны.
Доктор Августинай обнаружил, что такая стимуляция нейронов деполяризует их мембраны, создавая так называемые потенциалы спайков / плато NMDA. Если она достаточно сильная, деполяризация может заставить нейрон активировать потенциал действия, который проходит через аксон, чтобы активировать другие нейроны. Потенциалы действия выглядят как резкое увеличение мембранного напряжения на одну миллисекунду, и они передают сигналы от сетчатки к коре головного мозга. Но если спайк / плато NMDA вызывает потенциалы действия, сигналы от коры головного мозга и сигналы от сетчатки будут неразличимы.
Своими экспериментами д-р Августинайте показала, что потенциалы спайков / плато NMDA в нейронах TC не запускают потенциалы действия. Вместо этого они повышают напряжение мембраны, изменяя свойства нейрона на несколько сотен миллисекунд, создавая условия для надежной передачи сигнала от сетчатки к коре головного мозга.
«Это исследование впервые дает четкое представление о том, для чего нужны дендритные потенциалы», — пояснил профессор Бернд Кун, возглавляющий лабораторию, в которой работает доктор Августинайт. «Это прямо указывает на механизм», — заключил он. Демонстрация того, как функционируют дендритные плато, — лишь один важный шаг к пониманию того, как нейроны функционируют как сеть. «Этот механизм можно также использовать во многих других нейронных цепях, где один вход регулирует, как другой вход перемещается по сети», — сказал д-р Августинайт. «Этот механизм — захватывающий логический элемент в нейронной сети, но это только начало объединения головоломки».