神经科学家在大脑中发现新的“迷你神经计算机”

树突，神经元的分支状投射物，曾经被认为是大脑中的被动线路。但是现在，北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员发现，这些树突不仅仅是将信息从一个神经元传递到另一个神经元。它们积极地处理信息，提高了大脑的计算能力。

“突然，就好像大脑的加工能力比我们最初想到的要大得多，”UNC学院的助理教授斯宾塞史密斯说，斯宾塞史密斯说。

他的团队的研究结果发表在10月27日的杂志上自然，可以改变科学家们对大脑中神经电路功能如何运作的长期科学模型，同时还帮助研究人员更好地了解神经系统疾病。

史密斯说:“想象一下，你正在对一项外星技术进行逆向工程，你以为只是简单的布线，结果却变成了计算信息的晶体管。”“这就是这项研究的结果。这其中的影响是令人兴奋的。”

轴突的地方神经元通常地产生电尖峰，但是在树突中也存在支持轴突尖峰的许多相同的分子。以前使用解剖脑组织的研究表明，树突可以使用这些分子产生电尖刺，但目前尚不清楚正常的脑活动是否涉及那些树突尖峰。例如，Dentititic Spikes可以参与我们如何看待？

史密斯的团队发现，答案是肯定的。树突实际上就像微型神经计算机一样，主动地处理神经元的输入信号。

直接展示这一系列复杂的实验需要多年并跨越两大洲，从伦敦大学学院迈克尔豪塞的实验室开始，并在史密斯和伊科科史密斯，博士，DVM后完成，在大学设立自己的实验室北卡罗来纳州。它们使用Patch-Clamp电生理学附着填充有生理溶液的微观玻璃移液管，以神经元德德里特在老鼠的大脑里。这个想法是直接“监听”电子信号的过程。

“将移液管连接到树突上是极大的技术上挑战，”史密斯说。“你不能从任何方向接近树突。你看不到树突。所以你必须做这个盲人。这就像钓鱼，如果你能看到的只是鱼的电气踪迹。”你不能使用诱饵。“你只是去找它，看看你是否可以击中一个德德里特，”他说。“大多数时候你不能。”

但史密斯建造了他自己的双光子显微镜系统，使事情变得更容易。

一旦移液管连接到树突上，Smith的团队就从麻醉和清醒的老鼠大脑中的单个树突中获取电记录。当老鼠在电脑屏幕上观看视觉刺激时，研究人员在树突中看到了一种不寻常的电信号模式——突波。

然后史密斯的团队发现，根据视觉刺激，指示树枝状尖峰是有选择的，表明枝晶处理了有关动物所看到的信息的信息。

为了提供他们发现的视觉证据，史密斯的团队填充了钙染料的神经元，提供了光学读数的尖刺。这揭示了树突射击了尖峰，而神经元的其他部分没有，这意味着尖峰是树枝状内部局部加工的结果。

研究共同作者Tiago Branco，PHD，创建了神经元的生物物理，数学模型，发现已知的机制可以支持电气的树突尖峰，进一步验证数据的解释。

“所有数据都指向相同的结论，”史密斯说。“树突不是感官驱动的输入的被动积分器;它们似乎也是一个计算单元。”

他的团队计划探索这种新发现的树突状结构可能在其中起什么作用脑电路，特别是在蒂莫西综合征等条件下，其中树枝状信号的整合可能会出错。

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