Detekce náhodných jevů v neurobiologii je mechanismus pro kódování neurální informace založené na oddělených, přesto souběžných vstupních signálech na cílovém neuronu. Tento koncept je průlomem v chápání nervových procesů a vytváření výpočetních map v mozku. Studium detekce náhodných jevů přispělo k oborům, jako je neurobiologie, neurofyziologie a neuroetologie.
A.Dva neurální vstupy jsou časově daleko od sebe a prahu akčního potenciálu nelze dosáhnout. B.Oba neurální vstupy jsou blíže u sebe a nyní mohou dostatečně deploarizovat cílovou buňku pro akční potenciál.
Detekce náhod se opírá o dva samostatné vstupy, které se sbíhají na společný cíl. V některých případech je načasování těchto dvou vstupů důležité, protože vstupy mohou posunout membránový potenciál cílového neuronu přes práh potřebný k vytvoření akčního potenciálu. Pokud se oba vstupy vystřelí ve dvou různých časech, může mít depolarizace prvního vstupu čas na výrazný pokles. To by mohlo zabránit membránovému potenciálu cílového neuronu dosáhnout prahu akčního potenciálu i s pomocí druhého depolarizujícího vstupu. V jiných situacích není specifické načasování signálů tak důležité. Cílový neuron prostě potřebuje dostávat nervovou signalizaci od dvou samostatných neuronů. To může vést k dlouhodobé potenciaci nebo dlouhodobé depresi prostřednictvím asociativity a ovlivnit učení a neuroplasticitu.
Když je slyšet zvuk, zvukové vlny mohou dorazit k uším v různých časech. To je označováno jako mezikulturní časový rozdíl (ITD). Zjišťování náhod bylo prokázáno jako hlavní faktor při lokalizaci zvuku podél azimutové roviny kvůli neurální interpretaci ITD. V roce 1948 Lloyd Jeffress navrhl model, který převáděl časové rozdíly do prostorové mapy, která by mohla být nalezena v mozku. Jeffress tvrdil, že zpožďovací čáry z pravého i levého ucha se sbíhají na detektorech náhod, které střílejí maximálně, když přijímají současné vstupy z obou uší. Vzhledem k omezené rychlosti vedení v axonech, různé neurony detektorů náhod by střílely, když by přišel zvuk
Zvuk přicházející zleva spustí levou zpožďovací čáru před pravou zpožďovací čárou. Pouze detektor náhody vpravo bude přijímat simultánní vstupy.
z různých pozic podél azimutu (Joris 1998). Studie Masakazua Konishiho o sovách pálených ukazuje, že je to pravda. Smyslové informace z vlasových buněk uší putují do ipsilaterálního jádra magnocellularis. Odtud signály ipsilaterálně a kontralaterálně promítají do dvou jader laminari. Každé jádro laminaris obsahuje detektory shody okolností, které přijímají sluchový vstup z levého a pravého ucha. Vzhledem k tomu, že ispilaterální axony vstupují do jádra laminaris dorsally, zatímco kontralaterální axony vstupují do ventrally, zvuky z různých pozic podél azimutu přímo odpovídají stimulaci různých hloubek jádra laminaris. Z těchto informací byla vytvořena neurální mapa sluchového prostoru. Funkce jádra laminaris je paralelní s funkcí střední nadřazené olivy u savců (Zupanc 2004).
Synaptická plasticita a asociativita
Důležitou vlastností dlouhodobé potenciace je asociativita. Slabá neuronální stimulace na pyramidový neuron nemusí vyvolat dlouhodobou potenciaci. Nicméně tato stejná stimulace spojená se současnou silnou stimulací z jiného neuronu posílí obě synapse. Tento proces naznačuje, že dvě neuronální dráhy sbíhající se na stejné buňce mohou obě posílit, pokud jsou stimulovány náhodně. Toto je jednoduchý model, který poskytuje vysvětlení pro učení a paměť.
Molekulární mechanismus dlouhodobé potenciace
Golgi obarvil pyramidový neuron v hipokampu.
LTP v hipokampu vyžaduje prodlouženou depolarizaci, která může vyloučit blok Mg2+ postsynaptických NMDA receptorů. Odstranění bloku Mg2+ umožňuje tok Ca2+ do buňky. Velké zvýšení hladin vápníku aktivuje proteinkinázy, které v konečném důsledku zvyšují počet postsynaptických AMPA receptorů. To zvyšuje citlivost postsynaptické buňky na glutamát. V důsledku toho obě synapse posilují. Prodloužená depolarizace potřebná pro vyloučení Mg2+ z NMDA receptorů vyžaduje vysokofrekvenční stimulaci (Purves 2004). Asociativita se stává faktorem, protože toho lze dosáhnout dvěma souběžnými vstupy, které nemusí být dostatečně silné, aby samy o sobě aktivovaly LTP.
Molekulární mechanismus dlouhodobé deprese
Dlouhodobá deprese působí také prostřednictvím asociativních vlastností, i když ne vždy je to obrácený proces LTP. LTD v mozečku vyžaduje simultánní stimulaci paralelních vláken a stoupajících vláken. Glutamát uvolněný z paralelních vláken aktivuje AMPA receptory, které depolarizují postsynaptickou buňku. Paralelní vlákna také aktivují metabotropní glutamátové receptory, které uvolňují druhé posly IP3 a DAG. Stoupající vlákna stimulují velký nárůst postsynaptických hladin Ca2+ po aktivaci. Ca2+, IP3 a DAG pracují společně v signální transdukční dráze pro internalizaci AMPA receptorů a snížení citlivosti postsynaptické buňky na glutamát (Purves 2004).