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腦神經元(pixabay)
腦神經元之間可無線通訊(pixabay)

腦神經元之間可無線通訊 宇宙間最複雜的物體

【希望之聲2020年6月20日】(編輯:田喆)大腦僅重1.5千克,卻是人體最重要的器官,也可能是宇宙間最複雜的物體。在腦組織外部,包裹着一層略顯醜陋的灰色皺褶,這就是大腦皮層。這些皺褶是人類所獨有的,人類的智慧就藏在其中。

大腦與其他器官最顯著的差別在於細胞形態,神經元之間通過脈衝電信號和化學分子的釋放來傳遞各類信息,由此構成一個龐大的通信網絡。

科學家認爲,他們發現了一種以前未知的神經通訊形式,可以在大腦組織中自我傳播,並且是無線地從一個大腦組織部分的神經元躍遷到另一部分——即使已經通過外科手術將神經元之間的物理連接切斷了。

這一發現始於2019年2月,是一種與傳統認知的機制無關的神祕過程(如突觸傳遞,軸突運輸和間隙連接)。

凱斯西儲大學的神經和生物醫學工程師多米尼克·杜蘭德(Dominique Durand)解釋說:“除了這是一種全新的神經通訊方式外,我們基本上一無所知。”

在此之前,科學家們已經知道,除了已有大量研究的連接方式(如突觸傳遞)外,神經通訊還涉及更多的內容。

例如,研究人員數十年來一直知道,大腦表現出緩慢的神經振盪波,我們不清楚其目的,但是當我們睡覺時就會出現在大腦皮層和海馬中,因此被認爲在鞏固記憶中發揮作用。

腦神經元(pixabay)
腦神經元沒有化學突觸傳遞或間隙連接的神經通訊形式(pixabay)

艾伯塔大學的神經科學家克萊頓·迪金森(Clayton Dickinson)解釋說:“這種輸入和輸出解耦的緩慢網絡節奏在功能上的相關性仍然是一個謎。但是,首先要闡明引起它的細胞和細胞間機制,這可能更容易解決。”

爲此,杜蘭德和團隊研究了從斷頭小鼠身上提取的海馬切片中的腦電波的慢週期活動。

他們發現緩慢的週期性活動會產生電場,進而激活鄰近的細胞,從而構成一種沒有化學突觸傳遞或間隙連接的神經通訊形式。

杜蘭德說:“我們很早就知道了這些波,但是沒人知道它們的確切功能,也沒人相信它們會自發地傳播。我一直在研究海馬體——它本身只是大腦的一小部分——已有40年了,這讓我感到驚訝。”

這種神經活動實際上可以通過施加弱電場來調節(增強或阻止),並且與另一種被稱爲“神經耦合”的細胞通訊方法類似。

他們最激進的發現是,當這兩部分保持緊密的物理距離時,這些電場可以越過被切斷的大腦組織中的完整間隙激活另一部分的神經元

如果您認爲這聽起來十分怪異,那不用擔心,你不是唯一的一個。《生理學期刊》的審查委員會堅持要求,在論文發表前,重現實驗結果。

杜蘭德說:“令人瞠目結舌,對我們以及迄今爲止我們所告知的每個科學家而言,他們都難以置信。但是自從實驗開始以來,我們每輪實驗都證實了這一點。”

要弄清楚這種怪異的神經通訊形式是否正在人腦中發生,還需要進行大量研究,更不用說解碼它的確切功能了,但是目前,我們已經做出了令人震驚的科學發現。

不過大腦內神經元數目衆多,且每個神經元的電路模式、信號編碼模式、信息處理方式都不相同,要真正理解大腦這個複雜的系統,科學家還有很長的路要走。

責任編輯:田喆

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