心跳时大脑抖动的方式说明了啥？

当心脏跳动时，大脑会抖动。现在，雪松西奈医疗中心的研究人员发现了一种利用这种运动更好地研究不同类型神经元之间差异的方法。通过分析在心跳期间从神经元记录的波形变化，可以更准确地对人脑中不同类型的神经元进行分类。这项工作可以帮助我们更好地理解大脑中存在的不同类型的细胞是如何相互作用产生认知和行为。

医疗中心的研究人员记录了植入电极用于神经外科手术的人类患者大脑中的神经元，将神经活动与心跳排列起来，发现每一次心跳时，许多神经元都会改变其放电模式，这很令人惊讶。

但随着研究进一步发展，他们意识到神经元并没有以不同的模式放电；相反，大脑在抖动。每一次心跳，大脑都会发出脉冲，而神经元会在头盖骨内稍微移动它们的位置。在心跳过程中，神经元的位移大约为3微米，小于头发的宽度。这种运动造成了神经元放电差异的出现。

如果以一种聪明的方式使用它，大脑的这种自然发生的运动可以告诉我们更多关于所记录细胞的身份。这是因为，从大脑不同位置测量同一个神经元的活动，可以提供有关该神经元的额外信息。

传统上，科学家根据神经元的波形对其进行分类，这种波形是每个神经元每次活跃时（即“尖峰”时）发出的一种特征性的电活动模式。每个神经元波形的形状是不同的。通过检测波形的宽度，科学家可以可靠地将神经元分为两类：窄波形神经元和宽波形神经元。

现在，由心跳引起的微小脑运动使科学家能够更精确地测量波形形状。当神经元和电极之间的距离改变时，测量的波形也会改变。通过测量这些变化，研究小组表明他们可以区分人类海马中三种不同类型的神经元：窄棘（NS）、宽棘1（BS1）和宽棘2（BS2）。每一类神经元都有不同的放电特性：研究人员发现BS1神经元的活动与伽玛波相协调，而BS2神经元的活动与θ波相协调。

伽玛波和θ波是大脑中与认知高度相关的活动模式。如我们所知道，记忆和学习与θ振荡密切相关，注意力与伽马振荡密切相关。

归根结底，要了解大脑是如何工作的，需要了解大脑中存在哪些不同类型的细胞，以及这些细胞如何相互作用，产生认知和行为。人们需要能够跨越尺度来说明微观世界是如何导致这种行为现象发生在宏观世界的。雪松西奈医疗中心的研究人员首次揭示了如何在人脑的尺度之间建立起这样一座桥梁。

神经科学面临的一个挑战是，在活体人类中，神经元的行为方式与在大脑切片中单独研究神经元的行为方式之间存在差异。通过对人脑组织的记录，研究人员能够构建单细胞模型，模拟真实神经元的生物物理特征和形态。该模型将活体脑和离体脑切片记录连接起来，作为神经元分类的新工具。人类神经元的计算模型可以用来更好地理解我们从植入电极的活人身上记录的信号。首先，人类大脑中不同类型的神经元如何对认知和行为做出贡献，第二个目标是研究心跳和呼吸如何反过来影响行为或认知。

参考文献

Cell Reports, Mosher et al.: "Cellular classes in the human brain revealed in vivo by heartbeat-related modulation of the extracellular action potential waveform.