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对大脑功效的研讨更多地是关注细胞体

2017-05-09 07:00

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因为技巧上存在的艰苦,对大脑功效的研究更多地是关注细胞体。研究职员表现,这项研究将转变我们对大脑工作方法的意识:大脑的所有决议并不仅仅来自神经元细胞体。“我们的结果显示,树突做出决定的情形要比细胞体频繁得多,而且这种计算并不仅仅是数字化的,也能够是模仿的,”马扬克·梅塔说道。

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然而,新研究发现情况并非如斯。研究者发现,自由活动动物的大脑中,树突拥有电活性,并且能产生比细胞体多10倍的电脉冲。“神经组织的90%以上由树突组成,”论文重要作者、加州大学洛杉矶分校的神经生理学家马扬克·梅塔说,“它们比细胞体更活跃,这从基本上改变了我们对大脑计算信息方式的认知。另一方面,这可能为懂得和医治神经性失调,以及开发似大脑计算机供给辅助。”

大脑要比咱们本来预想的活跃10倍。在这项对神经元树突的新研讨中,迷信家发明树突并不是以往以为的被动传递通道,而是在动物活动时存在活泼的电运动。因为树突在体积上比神经元核心大将近100倍,这一成果不仅象征着大脑具备的盘算才能可能是本来料想的100倍,而且或者能为将来“似大脑计算机”的开发铺平途径。

在这项研究中,来自加州大学洛杉矶分校的研究者对神经元树突的构造和功能进行了剖析。树突是从神经元细胞体发出的分支状结构。为了进行交换,神经元细胞领会产生短暂的电脉冲,此前的研究认为,树突的活跃恰是受到这些电脉冲的刺激,它们也被动地将电传播递给其他细胞体。

树突在体积上比神经元中央大100倍,这意味着它们能发生十分大批的电脉冲,也暗示大脑领有的计算能力比科学家原先认为的强100倍。只管其余研究者已经发现树突能产生电脉冲,但他们并不断定这一进程是否会发生在天然行动中,以及产生的频率如何。

研究者表示,树突实在是一种杂合体,能同时进行模拟计算跟数字计算。这意味着它们与纯洁的数字计算机有着根天性的不同,而是相似于模拟量子计算机。“神经科学中一个基本的观点是,神经元其实是数字装备,它们产生或不产生电脉冲,”马扬克·梅塔说明道,“这些结果显示,树突并不完整像一台数字设备。树突确切会产生数字化、全或无的电脉冲,但它们也会呈现较大的,不是全或无的模拟稳定。这一结果与神经科学家60年来信任的观点有着宏大不合。”

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为了找到这些问题的谜底,研究者对大鼠神经元树突的活动进行了长达4天的丈量。这些大鼠可以在一个伟大的迷宫内自在活动。研究者察看了大鼠后顶叶皮层的活动情况,该区域在动作的组织中施展着要害作用。结果显示,该区域树突的电活性远高于细胞体。

在大鼠睡眠期间,树突产生的电脉冲约为细胞体的5倍;而在大鼠摸索迷宫的过程中,这一数字回升到了10倍。“此前很多模型都假设学习行为发生在两个神经元的细胞体同时活跃的时候,”论文第一作者、加州大学洛杉矶分校博士后研究人员贾森·摩尔说,“我们的发现显示,学习可能发生在输入神经元与树突同时活跃的时候——而且树突的不同部位可能在不同的时刻活动,这意味着学习行为在单个神经元内部发生时可能具有更多的机动性。”

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