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Nature:大腦的平衡藝術

2014-06-24 10:19 閱讀:14366 來源:生物360 責任編輯:張子玲
[導讀] 日前,來自加州大學圣迭戈分校的科學家們在《自然》雜志上報告稱,他們發現了大腦維持內部平衡的一個基礎機制。大腦中的神經元會收到大量來自興奮神經元的**信號,同時也會收到抑制神經元發送的信號。

    日前,來自加州大學圣迭戈分校的科學家們在《自然》雜志上報告稱,他們發現了大腦維持內部平衡的一個基礎機制。大腦中的神經元會收到大量來自興奮神經元的**信號,同時也會收到抑制神經元發送的信號。研究人員指出, 對于接收信號的單個神經元而言,這兩種信號的總量需要保持一個恒定的比例,即E/I比。
 


    研究顯示,在小鼠大腦皮層的神經元中,給定時間的E/I比是一個常數。由于哺乳動物的大腦基礎結構在種屬之間高度保守,很可能人類大腦也存在著這樣的情況。論文共同作者 Massimo Scanziani 教授表示:“大腦中的神經元同時受到剎車和加速裝置的控制,”也就是說,你不可能純粹通過興奮性神經元或抑制性神經元來進行**。興奮性信號和抑制性信號處于一場拉鋸戰中,這雖然看起來很奇怪,但實際上卻非常巧妙。在此基礎上,大腦能夠極其微妙地控制神經元對**的應答。“例如,**和抑制一直彼此關聯,就可以避免神經元出現永久性活化或沉默(抑制)。

    研究人員通過實驗揭示了,大腦維持E/I比的具體機制。他們發現,這種調控是由抑制性神經元執行的,抑制性神經元會根據興奮性**,適當地增強或削弱抑制性突觸。突觸是兩個神經元之間的連接處,信號在此處被放大的程度就是突觸強度。Scanziani 解釋道:”我們的研究顯示,抑制性神經元是大腦中的主要調控者,負責確保抑制性突觸與細胞收到的興奮性**相匹配。“舉例來說,如果一個神經細胞收到的興奮性**加倍了,那么在幾天內抑制性突觸的強度也會隨之翻番。

    研究人員認為,自閉癥、癲癇和精神分裂癥等神經疾病都與大腦保持理想E/I比的能力有關。此外,帕金森癥、亨廷頓舞蹈病等一些神經退行性疾病,也很可能與E/I平衡發生改變有關。他們表示:”E/I平衡被打破,會完全改變我們對世界的感知。我們將無**確調節和適應日常生活中的各種**。E/I失衡最容易在社交互動中引起注意,因為社交活動需要特別微妙的神經元調節。現在我們知道了正常到腦調控E/I平衡的具體機制,可以著手解決疾病狀態中出現的相關問題,為通過治療手段恢復大腦平衡奠定基礎。“    日前,來自加州大學圣迭戈分校的科學家們在《自然》雜志上報告稱,他們發現了大腦維持內部平衡的一個基礎機制。大腦中的神經元會收到大量來自興奮神經元的**信號,同時也會收到抑制神經元發送的信號。研究人員指出, 對于接收信號的單個神經元而言,這兩種信號的總量需要保持一個恒定的比例,即E/I比。

    研究顯示,在小鼠大腦皮層的神經元中,給定時間的E/I比是一個常數。由于哺乳動物的大腦基礎結構在種屬之間高度保守,很可能人類大腦也存在著這樣的情況。論文共同作者 Massimo Scanziani 教授表示:”大腦中的神經元同時受到剎車和加速裝置的控制,“也就是說,你不可能純粹通過興奮性神經元或抑制性神經元來進行**。興奮性信號和抑制性信號處于一場拉鋸戰中,這雖然看起來很奇怪,但實際上卻非常巧妙。在此基礎上,大腦能夠極其微妙地控制神經元對**的應答。”例如,**和抑制一直彼此關聯,就可以避免神經元出現永久性活化或沉默(抑制)。

    研究人員通過實驗揭示了,大腦維持E/I比的具體機制。他們發現,這種調控是由抑制性神經元執行的,抑制性神經元會根據興奮性**,適當地增強或削弱抑制性突觸。突觸是兩個神經元之間的連接處,信號在此處被放大的程度就是突觸強度。Scanziani 解釋道:“我們的研究顯示,抑制性神經元是大腦中的主要調控者,負責確保抑制性突觸與細胞收到的興奮性**相匹配。”舉例來說,如果一個神經細胞收到的興奮性**加倍了,那么在幾天內抑制性突觸的強度也會隨之翻番。

    研究人員認為,自閉癥、癲癇和精神分裂癥等神經疾病都與大腦保持理想E/I比的能力有關。此外,帕金森癥、亨廷頓舞蹈病等一些神經退行性疾病,也很可能與E/I平衡發生改變有關。他們表示:“E/I平衡被打破,會完全改變我們對世界的感知。我們將無**確調節和適應日常生活中的各種**。E/I失衡最容易在社交互動中引起注意,因為社交活動需要特別微妙的神經元調節。現在我們知道了正常到腦調控E/I平衡的具體機制,可以著手解決疾病狀態中出現的相關問題,為通過治療手段恢復大腦平衡奠定基礎。”


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