Ich bin neugierig zu wissen, warum myelinisierte Axone mit großer Reichweite es vorziehen, zusammenzukommen und Bahnen der weißen Substanz zu bilden, anstatt einfach willkürlich ihr Ziel zu erreichen. Hat dieses Phänomen einen evolutionären Vorteil? Oder ist das eine laufende Forschungsfrage?
Wen & Chklovskii (2005) gingen genau dieser Frage durch eine Simulationsstudie nach. Sie nahmen an, dass die Trennung von weißer und grauer Substanz das Ergebnis des evolutionären Drucks war, einen Aspekt der Konnektivität zu maximieren. Sie testeten die Idee, dass die gleichzeitige Maximierung der Interkonnektivität (Neuronen sollten in der Lage sein, sich ohne zu viele Zwischenschritte mit allen anderen Neuronen zu verbinden) und die Minimierung der Leitungsverzögerung (die Zeit, die ein Signal benötigt, um von einem Neuron zum anderen zu gelangen) zur Trennung von Grau führen würde und weiße Substanz.
Durch Computersimulation konnten sie feststellen, dass dieser gleichzeitige Druck ausreichte, um die Trennung zwischen weißer und grauer Substanz voranzutreiben. Teilweise konnten sie zeigen, dass unter einigen einfachen geometrischen Annahmen ein gemischtes (homogenes) Design, bei dem weiße Substanz mit grauer Substanz durchsetzt war, zu viel höheren Leitungsverzögerungen führte als ein getrenntes Design. Der Hauptgrund ist, dass, wenn weiße Substanz mit grauer Substanz gemischt wird, die Kurzstreckenverbindungen zwischen nahe gelegenen Neuronen in der grauen Substanz länger sind, um die Interferenz der Bahnen der weißen Substanz zu erklären.
Wen, Q. und Chklovskii, DB (2005). Trennung des Gehirns in graue und weiße Substanz: Ein Design, das Leitungsverzögerungen minimiert. PLoS ComputBiol , 1 (7): e78. doi:10.1371/journal.pcbi.0010078
Nik Stauner
Anna
Bob Brandt