2017年1月4日

人体神经细胞的独特电气性能赋予认知优势

人类的大脑的先进认知能力通常归因于我们最近演进的Neocortex。人和啮齿动物大脑的比较表明，人皮层较厚，含有更多的白质，具有较大的神经元，其丰富的金字塔细胞（以前称为“心理”神经元）与啮齿动物相比，每个细胞具有更多的突触连接。

然而，科学家们尚未确定人类新科学的基本构建块的生物物理水平是否存在重要差异，是金字塔神经元。这些细胞是否具有可能影响皮质计算的独特生物物理特性？

为了回答这个问题，由Idan Seagev教授来自耶路撒冷希伯来大学的理论团队，与Vrije Universiteit Amsterdam和Madrid的实验同事合作，并从人类颞尾网建造了3-D型金字塔细胞的详细三维型号。这些第一次详细的人类神经元的微型模型基于来自人细胞的体外细胞内生理和解剖数据。

（为了收集该数据，从阿姆斯特丹神经外科部门的脑操作中获得新鲜皮质组织，并从光学显微镜研究中获得额外的数据金字塔蛋白细胞来自Madrid Cajal Institute的验尸研究。）

理论研究预测，来自人颞皮质的二层锥形神经元具有特定的膜电容，即生物膜的常见的“通用”值的一半（〜0.5μF/ cm 2与〜1μF/ cm2）。由于膜电容影响了细胞可以响应其突触输入的速度，因此该发现对电池内部和之间的信号传输具有重要意义。然后通过直接测量人锥形神经元的膜电容进行实验验证了关于特定膜电容的理论预测。

“这是人类神经元独特电学特性的第一种直接证据，”研究员家伙称，博士学位说：希伯来大学神经生物学系的学生。“我们的发现表明，与啮齿动物相比，低膜电容显着提高了信号处理的效果和人类新科的皮质神经元内部和沟通速度。”

“这项工作的结果意味着人皮质神经元是高效的电气微芯片，对人类的较大大脑和大型细胞进行补偿，并更有效地加工感官信息，“希伯来语大学的埃文和百合Safra脑科学系中的伊曼Segev教授说。”实际上，该研究表明，已经处于神经系统的个体构建块的水平（神经细胞），与啮齿动物相比，人类是明显的。应在非人类灵长类动物的这种方向上进行更多的研究。“