伊莉討論區

標題: 神經元的“觸角”在神經計算中出乎意料地活躍 [打印本頁]

作者: lonelong 時間: 2019-6-7 12:59 AM 標題: 神經元的“觸角”在神經計算中出乎意料地活躍

[attach]127565372[/attach]

大多數神經元具有許多稱為樹突的分支延伸，其接收來自數千個其他神經元的輸入。然而，樹突不僅僅是被動的信息載體。根據麻省理工學院的一項新研究，它們似乎在神經元將輸入信號轉換為電活動的能力方面發揮了驚人的巨大作用。

在特定情況下，神經科學家此前曾懷疑樹突可能很少活躍，但麻省理工學院的研究小組發現，當神經元的主要細胞體活躍時，樹突幾乎總是活躍的。

麻省理工學院的研究生，該研究的主要作者Lou Beaulieu-Laroche說：“看起來樹突狀尖峰是我們大腦中神經元如何計算信息的一個固有特徵。它們並不罕見。” “我們所看到的所有神經元都有這些樹枝狀的尖峰，並且它們經常出現樹突狀尖峰。”

研究結果表明，樹突在大腦計算能力中的作用比以前認為的要大得多，Mark Harnett說，他是麥戈文研究所成員，腦和認知科學的Fred和Carole Middleton職業發展助理教授。腦研究，以及該論文的高級作者。

“這與該領域的思考方式完全不同，”他說。 “這證明樹突正在積極參與神經元輸出的產生和塑造。”

研究生Enrique Toloza和技術助理Norma Brown也是該論文的作者，該論文於6月6日出現在Neuron上。

“遙遠的天線”

樹突從許多其他神經元接收輸入並將這些信號傳遞到細胞體，也稱為體細胞。如果足夠刺激，神經元會激發動作電位 - 一種傳播到其他神經元的電脈衝。這些神經元的大型網絡彼此通信以執行複雜的認知任務，例如產生語音。

通過成像和電子記錄，神經科學家已經大量了解了大腦皮質中不同類型神經元之間的解剖學和功能差異，但對於它們如何結合樹突輸入並決定是否激發動作電位知之甚少。樹突使神經元具有其特有的分枝樹形狀，並且“樹枝狀喬木”的大小遠遠超過了軀體的大小。

“這是一個巨大的，遙遠的天線，它正在傾聽從網絡中所有其他神經元沿著分支結構分佈在空間中的數千個突觸輸入，”Harnett說。

一些神經科學家假設樹突很少活躍，而另一些人則認為樹突在神經元的整體活動中起著更重要的作用。哈奈特說，到目前為止，很難測試哪些想法更準確。

為了探索樹突在神經計算中的作用，麻省理工學院的團隊使用鈣成像同時測量大腦視覺皮層中個體神經元的體細胞和樹突的活動。鈣在電活動時流入神經元，因此這種測量使研究人員能夠比較同一神經元的樹突和軀體的活動。在小鼠執行簡單任務（例如在跑步機上跑步或觀看電影）時進行成像。

出乎意料的是，研究人員發現，體細胞中的活動與樹突活動高度相關。也就是說，當特定神經元的體細胞活躍時，該神經元的樹突在大多數時間也是活躍的。 Harnett說，這尤其令人驚訝，因為這些動物並沒有表現出任何認知要求很高的任務。

“他們沒有參與他們必須真正執行和調用認知過程或記憶的任務。這是非常簡單，低級別的處理，並且我們已經有證據證明在幾乎所有神經元中都有活躍的樹突狀處理，”他說。 “看到這一點我們真的很驚訝。”

不斷發展的模式

研究人員尚未確切知道樹突輸入如何影響神經元的整體活動，或者他們研究的神經元究竟在做什麼。

“我們知道這些神經元中的一些會對某些視覺刺激產生反應，但我們並不一定知道這些神經元代表的是什麼。我們可以說，無論神經元代表什麼，樹突都會積極參與其中，”Beaulieu - 拉羅什說。

他們現在計劃通過操縱樹突活動然後測量它如何影響細胞體的活動來研究樹突活動如何促進整體神經元功能，Harnett說。他們還計劃研究他們觀察到的活動模式是否隨著動物學習新任務而演變。

“有一種假設認為，樹突活動實際上會代表你教授動物的任務的特徵，而所有其他樹突活動，以及所有其他的體細胞活動，都會在其他皮質細胞中受到抑制。不參與，“哈內特說。

歡迎光臨伊莉討論區 (http://www44.eyny.com/)