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科学家们发现神经元是如何相互通信的

2019-06-22 16:56:39 药业动态61℃

  科学家们发现神经元是如何相互通信的

  2011年3月28日

  大脑中有数十亿个神经元,在任何给定时间,成千上万的这些神经元可能会试图向彼此发送信号。就像一个人在一个拥挤的房间里试图被他的朋友听到的一样,神经元必须找出最好的方式让他们在喧嚣声中听到他们的信息。来自卡内基梅隆大学和匹兹堡大学的联合项目 - 神经认知基础中心的研究人员已经找到了神经元实现这一目标的两种方法,建立了神经元交流的基本机制。该研究结果已发表在美国国家科学院院刊(PNAS)的在线早期版本中。 “神经元面临着一个普遍的通信难题。他们可以一起说话,听到广泛的声音,或者他们可以单独说话,说出更多。两者都很重要。我们想知道神经元如何在这些策略之间做出选择,“ Nathan Urban,Frederick A. Schwertz博士,生命科学区域教授和CMU生物科学系主任。神经元通过发出称为动作电位或“尖峰”的电脉冲来进行通信。这些峰值代码信息很像摩尔斯电码的版本,只有点和没有破折号。神经元群可以选择以两种方式之一传递信息:通过同时刺激或通过单独刺激来进行信息传递。为了找出大脑如何决定使用哪种方法来处理感觉输入,研究人员研究了大脑中的二尖瓣细胞神经元“嗅球 - 大脑中排出气味的部分和研究全球信息处理的常用模型。

  利用切片电生理学和计算机模拟,研究人员发现大脑有一个聪明的策略来确保神经元的信息被听到。在几毫秒的短时间内,大脑利用其抑制电路使神经元同步发射。这种同时发生的相关发射产生了响亮但简单的信号。这种效果很像人群在体育赛事中的吟唱,“让我们去团队!”在短时间内,个别神经元产生相同的短信,增加了活动传递到其他大脑区域的效率。研究人员表示,无论是人类还是神经通信,这种集体交流都适用于简单信息,但不适用于包含更复杂信息的更长或更复杂的信息。相关故事科学家发现脑细胞大小与智商水平之间的直接联系新的遗传技术可能允许科学家研究气味如何影响行为研究揭示复杂流动运动幻觉的神经机制研究的神经元使用更长的时间尺度(大约一秒钟)来传达这些更复杂的概念。在更长的时间间隔内,抑制电路在神经元之间产生一种竞争形式,因此,更强烈激活的神经元使弱活动的活动沉默观察神经元,增强其射击率的差异并使其活动相关性降低。每个神经元都能够传达关于刺激的不同信息,而不会被竞争神经元的喋喋不休所淹没。这就像是在每个人轮流发言的小组中。这个房间比运动场更安静,观众可以听到并学习更复杂的信息。研究人员认为,这些发现可以应用于嗅觉系统以外的其他神经系统,甚至可能用于其他生物系统。 “从生物学的角度来看,从遗传学到生态学,系统必须同时完成多种功能。

   我们在神经科学中发现的解决方案可以应用于其他系统,以试图了解它们如何管理竞争需求,“ Urban说。资料来源:卡内基梅隆大学

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