Wie sahen die ersten neuronalen Systeme aus?

Ich bin neugierig auf den Ursprung des neuronalen Netzes.

Ich denke, als sich das Leben über den einzelligen Organismus hinaus entwickelt hatte, brauchte es vielleicht ein einfaches neuronales Netzwerk, um diese Zellen und Zellfunktionen zu koordinieren.

Wie sahen die ersten neuronalen Systeme aus?

Genauer gesagt: Aus was für einer Zelle sind die ersten Neuronen entstanden und wie haben sie zunächst funktioniert? (vorausgesetzt, es gab wenige, wenn überhaupt, neurale Verbindungen in den ersten Organismen, die irgendeine Art von Neuronen entwickelten)

Soweit ich weiß, braucht ein neurales System ein paar Neuronen, die miteinander verbunden sind, um weiter zu feuern.

Vielleicht hatten die ersten Neuronen andere Auslöser als Dendritenverbindungen?

Ich denke, das ist zu weit gefasst, da Sie im Grunde nach der Evolution von Nervensystemen fragen (in jeder Art von Organismus?), Und es gibt mehrere Fragen, die in einer zusammengefasst sind. Warum glauben Sie auch, dass einzelne Neuronen nutzlos wären? Sie könnten immer noch Informationen zwischen Zellen übertragen (z. B. sensorische/umweltbezogene Eingaben zu motorischen Aktionen). Wikipedia: Die Evolution des Nervensystems wird auch einige Ihrer Fragen beantworten / darauf hinweisen.
@file Ich konzentriere mich auf die Frage.
Ich denke, diese Frage ist unbeantwortbar, da Nervengewebe nicht in Fossilien erhalten ist. Ein Blick auf relativ „einfache“ Organismen kann helfen, eine Vorstellung zu bekommen. Zum Beispiel das Nervensystem bei Kopffüßern (verschiedene Ganglien im ganzen Körper, die jeweils einen Tentakel antreiben usw.) oder bei Insekten.
@ChrisStronks Wir wissen Unmengen über die Evolution, die im Fossilienbestand überhaupt nicht erhalten sind. Beispielsweise können wir evolutionäre Modellorganismen untersuchen und vergleichende Genomik betreiben. Tatsächlich spielen Fossilien in der modernen Evolutionsforschung eine eher untergeordnete Rolle.
@KonradRudolph : klar, das sage ich, vielleicht Insekten oder andere Organismen verwenden. Und wenn es haufenweise Infos zu den ersten neuronalen Systemen gibt, bin ich auf deine Antwort gespannt!
In Hydra ist es wie ein Netz – keine zentrale Organisation. Entwicklungsneuronen entstehen aus dem Ektoderm (aus dem auch die Haut entsteht). Dies könnte vielleicht eine Rekapitulation des evolutionären Verlaufs sein

Antworten (1)

Diese Frage kann beantwortet werden, indem man auf die Evolution zurückblickt und sieht, wie andere Organismen die Neurologie genutzt haben. Das beste Beispiel, weil es eines der ersten echten Modelle des neurologischen Systems war, ist der Tintenfisch. Es hat Neuronen mit einzigartig langen Axonen, um elektrische Impulse über große Entfernungen zu senden. Diese Methode der elektrischen Impulsübertragung wurde im Wesentlichen evolutionär aktualisiert, aber wir können uns eine Vorstellung davon machen, wie diese Zellen entstanden sind. Wenn wir auf Tintenfischvorläufer wie die Qualle zurückblicken, sehen wir, dass sie ebenfalls elektrische Impulszellen entwickelt haben, um Abwehr und Bewegung zu unterstützen. Weiter hinten sehen wir, dass der Schwamm keine Neuronen hat, aber etwas Ähnliches. Dies gibt uns potenzielle Einblicke in die Entwicklung der Zelle. Es hat Proteincluster, die ähnlich wie die postsynaptische Signalübertragung wirken. Es ist also wahrscheinlich, dass die elektrischen Impulse auf der Grundlage der Funktion dieser Proteincluster entwickelt wurden, und bam! Elektrische Impulse wurden zu einem unverzichtbaren schnelleren Weg, um mit verschiedenen Regionen eines Systems zu kommunizieren, als einfach zu versuchen, Signale über Zellen hinweg zu signalisieren.

Natürlich ist es schwierig, diese Frage evolutionär zu betrachten, da die Frage der divergenten Evolution ins Spiel kommt und wir nicht wissen können, ob die Schwammproteincluster eine mögliche Antwort auf die neuronale Entwicklung bieten. Aber, ist ein interessanter Beweis und macht eine interessante Debatte!

Quelle= Sakarya O, Armstrong KA, Adamska M; et al. (2007). Vosshall, Leslie, Hrsg. "Ein postsynaptisches Gerüst am Ursprung des Tierreichs". Plus eins

Ich möchte wirklich betonen, wie begrenzt unsere Schlussfolgerung sein kann, wenn wir uns aktuelle Organismen ansehen. Ja, wir können sagen, dass ein Organismus „höher“ ist als der andere, aber genau zu wissen, was der primitive Zustand war? Das ist höchstwahrscheinlich etwas, das wir nie wirklich wissen werden. Vielleicht, wenn wir die Evolution durch Computer fein simulieren können. Ein interessanter neuer Fortschritt war die Erstellung von Leiterplatten unter Verwendung von Algorithmen für die Evolution. Im Wesentlichen sterben die weniger effizienten Schaltungen aus.
Ich stimme zu! Neue Netzwerkalgorithmen bieten interessante neue Einblicke in diese Art von Fragen (und viele andere!). Ich arbeite gerade daran, solche Algorithmen für alternative Toxizitätstestmethoden zu entwickeln! Es ist verrückt, wie vielfältig die Einsatzmöglichkeiten verschiedener Tools sind, oder?
@FrankyG diese ironische Sache ist, die Verwendung der algorithmischen Evolution eines Gehirns war mein Grund , diese Frage zu stellen. Ich habe damit experimentiert, zufällige Konfigurationen von Zehntausenden von Neuronen virtueller Neuronen zu verwerfen, die sich ähnlich wie echte Neuronen verhalten, und diejenigen sterben zu lassen, die nicht in der Lage sind, eine vordefinierte Umgebung zu überwinden. Dies ist an dieser Stelle ein vages Experiment, und es hat noch nichts gebracht, weil ich glaube, ich muss kleiner anfangen und eine extrem primitive kleine Gruppe von Neuronen simulieren, die eine einfache Aufgabe erfüllen.
Aber das Problem dabei ist, dass unsere modernen Neuronen in kleinen Gruppen ziemlich nutzlos zu sein scheinen. Theoretisch wäre es ein guter Ausgangspunkt für das Evolutionsmodell, herauszufinden, wie die primitivste Gruppe von Neuronen funktioniert.
Ich denke, es wäre eine gute Idee, kleiner anzufangen und dann zu erweitern, um zu sehen, wie evolutionär die verschiedenen Arten der neuronalen Vernetzung entstanden sein könnten. Sie könnten sogar Wahrscheinlichkeitskurven hinzufügen, um die Wahrscheinlichkeit des evolutionären Auftretens abzuschätzen, aber das müsste unbekannte Umweltfaktoren berücksichtigen. Wie auch immer, wenn Sie der Meinung sind, dass die Frage gut beantwortet ist, vergessen Sie nicht, sie als beantwortet zu markieren, damit andere Personen darauf verweisen können!
Das Problem ist, dass es in kleineren Gruppen keinen großen Druck zur Neuronenauswahl gibt. Ich schlage vor, dass Sie simulieren, dass Sie viele kleinere Gruppen von Neuronen haben, die alle miteinander verbunden sind, und ihm erlauben, den effektivsten Weg zu wählen, um Signale zwischen den Gruppen zu senden. Wir wissen, dass primitive Neuronen ähnlich wie unsere eigenen funktionieren, indem sie entweder chemische oder elektrische Signale verwenden. Das Problem ist nicht, wie sie Signale senden, sondern wie sie auswählen, welcher Signalweg der richtige ist, um ihn zu verstärken und zu verstärken.
Wenn Sie also Ihre Simulation mit kleinen Gruppen von Neuronen erstellen (z. B. 100 pro Gruppe, spielen Sie mit der Größe herum) und einen Algorithmus haben, der die Verbindungen zu Gruppen um ihn herum stärkt, basierend darauf, welche Informationen wohin gesendet werden müssen. Sie können es wahrscheinlich so simulieren, dass es Gruppen von Neuronen gibt, die eine bestimmte mathematische Operation ausführen, und ihm (nennen wir es ein "Gehirn") Problemsätze zur Lösung geben, die erfordern, dass es entweder alle / einige / wenige der kleinen Gruppen verwendet. Natürlich habe ich keine Ahnung, wo ich anfangen soll, von einem theoretischen Standpunkt aus klingt es machbar.
Sie können dies weiter variieren, indem Sie die Art der erstellten Verbindungen variieren lassen. Sie müssen jedoch noch etwas mehr über spezifische Neurologie recherchieren, da es verschiedene Arten von Verbindungen gibt, die Neuronen miteinander herstellen können, und dies beeinflusst nicht nur die Geschwindigkeit des Signals, sondern auch die Stärke, wenn es ankommt, und wie sich dieses Signal ausbreitet, erreicht Schwelle usw.
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