來(lái)自巴塞爾大學(xué)的研究人員報(bào)道稱，發(fā)現(xiàn)大腦中的神經(jīng)元像一個(gè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)一樣連接在一起。每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞都與許多其他的神經(jīng)細(xì)胞相連接，但只有少數(shù)彼此非常相似的細(xì)胞之間會(huì)建立最強(qiáng)有力的聯(lián)系。這些研究結(jié)果發(fā)布在2月4日的《自然》(Nature)雜志上。
神經(jīng)細(xì)胞形成了一個(gè)稱作為突觸的、令人困惑的連接網(wǎng)絡(luò)——每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞有多達(dá)幾千突觸。然而并非所有的突觸連接都是相同的。絕大多數(shù)的都是微弱連接，細(xì)胞只生成了非常少的一些強(qiáng)有力的連接。該研究小組的領(lǐng)導(dǎo)者Thomas Mrsic-Flogel教授說(shuō)：“我們想知道，是否有一些規(guī)則可以解釋在由數(shù)百萬(wàn)神經(jīng)元所構(gòu)成的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元之間的連接機(jī)制。結(jié)果表明其中一個(gè)規(guī)則非常簡(jiǎn)單。即志同道合則強(qiáng)有力地連接，彼此行為極其不同的神經(jīng)元?jiǎng)t微弱連接或根本不連接。
親密朋友之間強(qiáng)有力的聯(lián)系
研究人員將焦點(diǎn)放在了大腦皮質(zhì)的視覺(jué)區(qū)——其負(fù)責(zé)接收來(lái)自眼睛的信息并生成視知覺(jué)。大腦這一區(qū)域中的神經(jīng)元可對(duì)特異的視覺(jué)模式做出響應(yīng)，但要解開(kāi)哪些細(xì)胞通過(guò)突觸相互連接卻是個(gè)難題，因?yàn)橛谐汕先f(wàn)的細(xì)胞緊密聚集在一起(接近于100.000個(gè)細(xì)胞/立方毫米)。
結(jié)合高分辨率成像和敏感的電子測(cè)量技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)鄰近神經(jīng)元之間就像一個(gè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)一樣組織連接到了一起。Facebook一類的網(wǎng)站使得我們能夠與大量的相識(shí)者保持聯(lián)系，但大多數(shù)人則都擁有一個(gè)更小的密友圈子。這些朋友通常與我們具有最多的共同點(diǎn)，相比于其他人他們的意見(jiàn)對(duì)我們而言更為重要。
Mrsic-Flogel：“大腦中的微弱接觸影響很小，盡管它們占據(jù)大多數(shù)。具有相似功能的神經(jīng)元之間所建立的少數(shù)強(qiáng)有力的連接會(huì)對(duì)它們伙伴的活性造成最強(qiáng)有力的影響。這可以幫助它們協(xié)同作用來(lái)放大來(lái)自外部世界的信息。”
微弱連接可能對(duì)于學(xué)習(xí)有重要影響
那么神經(jīng)元之間為何要共享如此大量的微弱連接呢?研究的主要作者之一Lee Cossell博士說(shuō)：“我們認(rèn)為這有可能與學(xué)習(xí)有關(guān)系。如果神經(jīng)元需要改變它們的行為，就可以增強(qiáng)已經(jīng)存在的微弱連接，這或許確保了大腦中的快速可塑性。”因此，大腦可以迅速地適應(yīng)環(huán)境的變化。
這項(xiàng)研究是全球致力于通過(guò)繪制大腦的連接圖，來(lái)闡明大腦生成感覺(jué)、思維和行為所付諸的研究努力的一個(gè)組成部分。“它揭示出了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是如何共同相互作用來(lái)處理信息的。了解神經(jīng)元的連接機(jī)制將為構(gòu)建出對(duì)大腦的詳細(xì)計(jì)算機(jī)模擬鋪平道路。探究神經(jīng)元連接機(jī)制的研究對(duì)于了解神經(jīng)系統(tǒng)疾病也具有重要的意義。如果我們知道大腦中的連接模式是什么樣子，那么我們就可以開(kāi)始闡明諸如在精神分裂癥或自閉癥中當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤之時(shí)所發(fā)生的事件，”Mrsic-Flogel說(shuō)。
原文鏈接：Functional organization of excitatory synaptic strength in primary visual cortex
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