近日发表在《science》上一项新研究发现（点击左下角阅读原文），神经元的树突并不是我们通常认为的被动接收者。 相反，研究人员发现，树突比大脑中神经元的胞体（soma）生成的电脉冲信号多十倍，而目前为止人们一直认为大脑中的神经元胞体是生成电信号的主要区域。 如果能够被验证，那么这项研究将改变我们对神经元的理解，以及对大脑不同区域协同工作方式的理解。 研究团队成员之一，美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)的Mayank Mehta说：“知道树突比神经元胞体更加活跃从根本上改变了我们对大脑处理信息的方式的理解。这或许能够为理解和治疗神经障碍疾病铺平道路，并且有助于开发类人脑计算机。” 树突是长长的分岔结构，占据了神经组织90%的组成部分。树突连接到神经元胞体，后者是围绕在细胞核周围的部分。 下图展示了树突和神经元胞体的不同： 传统观点认为，神经元胞体生成电脉冲信号（也称峰值），大脑细胞利用这些信号互相通信。 直到最近，科学家们还在认为神经元胞体生成的电脉冲信号激活树突，树突被动地将信号传递到其他的神经元胞体，但是这种观点从未被验证过。 尽管最近的人类大脑切片研究表明树突能够生成脉冲，但是人们并不知道在自然情况下是否会出现这种情况，也没有在活体动物身上得到过验证。 正如研究团队在新闻稿中解释的： “人们既不知道树突是否能够在自然情况下产生脉冲，也不知道产生脉冲的频率。在自然情况下测量树突的电学活动一直是一项挑战，因为神经元太精细了。” 在使用小鼠的实验室研究中，科学家发现，当小鼠运动时，在树突上放置电极会导致细胞死亡。 很显然，这不是一种理想的状况，UCLA的科学家们将电极放置在小鼠的树突附近，而不是放在树突上。 他们对小鼠神经元树突活动进行了四天的测量，期间小鼠在迷宫中移动。 研究人员发现，产生了相比于胞体更多的树突脉冲，在睡眠时是5倍，在小鼠探索路线时是10倍。 这与人们已有的认知非常不同，这或许表明我们大脑的计算能力比我们相像得要强大。 Mehta说：“神经科学的基本观点认为神经元是一种‘数字设备’，它们要么发脉冲，要么不发脉冲。这些结果表明，树突的表现并不仅仅是个‘数字设备’。树突确实会生成数字信号，但是这些脉冲会表现出模拟信号形式的波动。这与神经科学家们在过去60年中的认知非常不同。” 那么我们的大脑究竟有多强大的计算能力呢？ Mehta解释说，因为树突比神经元胞体的体积大将近100倍，大量的树突脉冲意味着我们的处理能力比我们认为的要强100倍。这个数字非常惊人，但是还需要更多的研究工作来确定人类大脑到底拥有多强的处理能力。 值得注意的是，这项研究只在小鼠身上进行，我们还需要验证树突在人类大脑中的行为是否与在动物模型上一样。 但是这些发现是神经学领域非常重要的一步，或许有一天可以帮助更好治疗神经障碍疾病，甚至更好地理解我们学习的方式。 研究人员之一Jason Moore说：“我们的发现表明，学习可能发生在树突和输入神经元同时活跃时，不同部分的树突可能在不同时间活跃，这表明了单个神经元内发生学习行为的灵活性。” 中国生物技术网诚邀生物领域科学家在我们的平台上，发表和介绍国内外原创的科研成果。 注：国内为原创研究成果或评论、综述，国际为在线发表一个月内的最新成果或综述，字数500字以上，并请提供至少一张图片。投稿者，请将文章发送至zhaos@im.ac.cn。 本公众号由中国科学院微生物研究所信息中心承办 |
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