credit：銳景創意

　　人類腦細胞“攜帶”電信號的方式被發現能夠顯著增強單個神經元的能力。通過對比信號傳輸到人體神經分支的速度與鼠類的相似細胞的傳輸速度，研究人員發現了會影響深層信息處理的信號強度的不同。

　　由麻省理工的科學家們領頭的新的研究，利用患有癲癇的志願者進行手術的時機，從他們的大腦內部提取了指甲蓋大小的興奮性神經元樣本。這些組織樣本從能夠適應部分神經元缺失的前顳葉區域提取，因此不會對志願者造成任何影響，但卻能作為合適的研究樣本，幫助研究人員觀察人類的神經細胞如何遠距離攜帶電化學信息。

　　眾所周知，即便是同樣聰明，相比人類，鼠類大腦體積小很多，外皮質區也相對較薄(此處對囓齒類動物並無冒犯之意)。它們的外皮質雖然相對較薄，但與人類大腦的組織方式相似，這就提出了一個問題：我們人類的神經元是如何實現“長途”傳遞信號的呢？

　　教科書上神經元的“經典造型”像是沒有葉子的樹。“樹枝”被稱為樹突，主要是對其它細胞的信息進行“匯總”並通過細胞體傳輸至“遠處的”、被稱為“軸突”的“細枝末節”處。這些“傳輸”通過在神經元膜的離子通道中“穿進穿出” 的帶電粒子所產生的波紋電壓來“傳遍”細胞。然而這些“分支”不僅是信號傳輸的渠道，他們還會主動的“調整”信息，在處理所攜帶的信息上發揮著至關重要的作用。

　　從某些角度看，我們可以將樹突視為晶體管，通過放大某些晶體同時阻斷其它晶體的方式來介導信號，它們似乎在人類神經系統處理信息上也發揮著更為重要的作用。“人類聰明並不僅僅是因為我們擁有更多的神經元和更大的大腦皮層，更是由於從下向上，神經元發揮著不同的作用，”該項研究的首席科學家Mark Harnett說到。研究人員將從志願者腦部提取的樣本浸入一種類似於脊髓液的介質中使他們保持活性，同時他們還研究了信號如何傳遞。

　　對鼠類的神經元科學家們也進行了類似的研究。從人類活體中提取同樣的細胞並非易事。“這是迄今為止對人類神經元的生理特性的最詳盡的研究，” Nelson Spruston說到。他本人並沒有參與這項研究，但是作為Howard Hughes醫學研究所Janelia研究園的資深研究人員，他很清楚這項研究的重要性。“這類實驗對技術的要求很高，即便是在囓齒類動物身上進行，因此從技術的角度來講，能夠在人體上實現是驚人的”。

　　通過對比動物和人體實驗，研究人員最終了解了長距離的傳輸對信號的強度是否存在影響。研究顯示在人類神經元間長距離的傳輸的信號確實會被弱化，比鼠類發生的弱化更要明顯。有趣的是，鼠類和人類的細胞膜上的離子通道數量相當，只是分散密度不同，研究模型顯示這能夠解釋信號的差異。“在人體的神經元中，存在更多的電分區使各單位間更為獨立一些，這就使得單個神經元的計算能力得到了提升，” Harnett說到。

　　這樣的構造能否解釋人類處理信息的方式還有待考證，但Harnett認為這是一個值得探索的假說。“如果你的皮質柱上能夠分別有一大塊人類及囓齒類動物的皮質，你就能夠發現相比囓齒類動物的皮質，人類的那塊兒運算速度要快得多。”

　　該研究已發表在Cell上。




【文章參考】 煎蛋網
【文章翻譯】 行走的五花肉
【文章整理】 AICL