“沉默是金”——人脑中特殊的中间神经元

原创 Irina Epstein 神经现实

分析人类的大脑是神经科学的核心目标。然而，由于方法上的限制，神经科学研究主要集中于模式生物身上，尤其是小鼠。

最近，神经科学家通过神经外科手段获取脑组织，从而对人类神经回路有了的新见解。三维电子显微镜的数据显示，与小鼠相比，人类的大脑内拥有一个独特的、更大的中间神经元网络。这项发现启发人们进一步分析人类皮层网络中这一重要组成部分如何影响健康和疾病。

乍看之下，小鼠和人类的脑子惊人地相似：构成我们脑子的神经细胞具有十分相似的形状和特性，电兴奋的分子机制高度保守，而且，许多在其他物种中发现的生物物理现象似乎也适用于人脑。

“那么，我们之所以能够下棋、写儿童书，做这些小鼠多半做不到的事，是不是主要因为我们的大脑比小鼠大了1000倍，里面的神经细胞比它们多了1000倍呢？”提出这个问题的人是莫里斯·赫尔姆斯塔特（Moritz Helmstaedter），他是法兰克福市的马克斯·普朗克脑研究所（Max Planck Institute for Brain Research）的主任。他带领他的研究团队于6月23日在《科学》期刊发表了新研究。

论文题目：

Connectomic comparison of mouse and human cortex

DOI：

https://doi.org/10.1126/science.abo0924

通过分析小鼠、猴子与人类的神经网络，并在脑活组织中绘制出它们的完整结构（即所谓的“连接组”），赫尔姆斯塔特与他的团队发现：人类皮层网络中演化出了一种小鼠脑内基本不存在的独特神经网络，这种网络依赖于大量抑制性中间神经元*之间的连接。

*译者注

中间神经元（interneurons）是神经元的一种，通常存在于中枢神经系统中，其轴突和树突仅限于一个脑区内，而主神经元（principal neurons）的轴突通常延伸至其细胞体和树突所在的脑区之外。中间神经元的主要功能包括调节特定脑区内的神经活动、控制主神经元的兴奋性输入等。

Reference: http://www.scholarpedia.org/article/Interneurons

研究者们使用三维电子显微镜，在人脑样本上标记出了大约100万个突触连接。慕尼黑工业大学的神经外科医生汉诺-塞巴斯蒂安·梅耶（Hanno-Sebastian Meyer）与他的团队负责执行神经外科干预活检，为研究者们提供了脑活组织。

他们的研究数据揭示，和小鼠相比，人脑内中间神经元之间的连接出乎意料得丰富，而主神经元的分布（突触连接）则与小鼠基本相似。

“这告诉我们，中间神经元之间的网络扩大了将近10倍。”该研究的主要作者萨希尔·隆巴（Sahil Loomba）说道。

“约有1/4-1/3的皮质神经元是由中间神经元组成的。这些神经元非常奇特：它们高度活跃，但不是为了激活其他神经元，而是抑制它们。就像幼儿园的老师或博物馆的警卫一样——他们那极其费时费力的工作，就是为了让别人保持安宁。”赫尔姆斯塔特解释道。

根据大脑皮层不同部位绘制的人类神经网络。与小鼠的连接组比较揭示，人脑内中间神经元之间的网络规模十分庞大。

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Loomba, Helmstaedter, MPI for Brain Research; Loomba et al., Science

“想象一下，一个房间里站满了博物馆的警卫，所有人都让大家保持安静——这就是人类大脑发展出的样子！”

但这意味着什么呢？根据理论研究，这种相互压制的网络能让近期事件在神经网络中保留更久，也就是延长工作记忆。

“实际上，更长的工作记忆很可能帮助你处理更复杂的任务，并增强你的推理能力。”赫尔姆斯塔特说道。

这项新发现代表着人类身上首个明确的神经网络的革新，值得深入研究。

“这个网络也可能会发生病理变化，且必须在神经精神疾病的背景下进行研究。最后不得不提的是：现在主要的人工智能方法，都没有用到这种中间神经元之间的网络。”他补充道。

来源：Irina Epstein | 排版：光影

译者：Mollie | 校对：老司橘

编辑：Soda | 封面：Leonard Peng

原文：

https://neurosciencenews.com/interneuron-network-20895/

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原标题：《“沉默是金”——人脑中特殊的中间神经元》

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