?通過測(cè)量大腦觸摸區(qū)域中單個(gè)神經(jīng)元的快速電子尖峰，布朗大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新型細(xì)胞，可以有時(shí)間保持時(shí)間，以至于它可以作為大腦的長(zhǎng)假設(shè)時(shí)鐘或節(jié)拍器。

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布朗神經(jīng)科學(xué)教授，卡尼腦科學(xué)研究所副主任克里斯摩爾說(shuō)，這種類型的神經(jīng)元有節(jié)奏，并且以同步方式獨(dú)立于外部感覺。通過“設(shè)定節(jié)拍”，神經(jīng)元似乎可以提高嚙齒動(dòng)物檢測(cè)其輕微敲擊時(shí)的能力。

自20世紀(jì)30年代中期以來(lái)人類和嚙齒動(dòng)物研究了大約每周40次循環(huán)的腦波 - 也稱為伽馬節(jié)律 - 摩爾實(shí)驗(yàn)室的早期工作表明，提高嚙齒動(dòng)物的自然伽馬節(jié)律有助于嚙齒動(dòng)物檢測(cè)到較暗胡須的感覺。

“伽瑪節(jié)奏一直是爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，”摩爾說(shuō)?！耙恍﹤涫茏鹬氐纳窠?jīng)科學(xué)家認(rèn)為伽馬節(jié)律是神奇的，統(tǒng)一的時(shí)鐘，可以將信號(hào)對(duì)準(zhǔn)大腦區(qū)域。還有其他同樣受人尊敬的神經(jīng)科學(xué)家，五彩繽紛地將伽馬節(jié)奏視為計(jì)算的廢氣：它們會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)但是他們絕對(duì)不重要?！?/p>

Moore補(bǔ)充說(shuō)，之前已經(jīng)假設(shè)了伽瑪節(jié)律的節(jié)拍器功能，但由于伽瑪節(jié)律響應(yīng)于感覺而發(fā)生變化，因此已被大量注銷。這些新發(fā)現(xiàn)的尖峰“節(jié)拍器”神經(jīng)元 - 每秒刺激大約40個(gè)周期 - 不會(huì)。

該研究結(jié)果于7月18日星期四在Neuron雜志上發(fā)表。

摩爾和布朗神經(jīng)科學(xué)博士生Hyeyoung Shin并未著手尋找節(jié)拍器神經(jīng)元，研究人員將其稱為伽馬常規(guī)非感覺快速尖峰中間神經(jīng)元。相反，他們最初想要研究感覺驅(qū)動(dòng)的伽瑪節(jié)奏。

Shin使用非常精確的機(jī)器輕微移動(dòng)胡須，只是在嚙齒動(dòng)物檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的能力的邊緣，同時(shí)記錄大腦的胡須感覺部分的神經(jīng)元活動(dòng)。當(dāng)嚙齒動(dòng)物能夠檢測(cè)到它的微弱敲擊時(shí)，她想要看到大腦中的不同之處。

“我們對(duì)抑制性中間神經(jīng)元的亞型特別感興趣;這些細(xì)胞局部通訊，其主要功能是抑制其他細(xì)胞的尖峰，”Shin說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)這些快速刺激的中間神經(jīng)元中約有三分之一經(jīng)?！钡未鸬未稹?。而且更頻繁地滴答聲意味著嚙齒動(dòng)物能夠更好地感知微妙的感覺。

使她的研究與眾不同的是，她研究了單個(gè)神經(jīng)元的行為而不是平均神經(jīng)元活動(dòng)。通過觀察個(gè)體神經(jīng)元，她發(fā)現(xiàn)了三種不同的類型。

這些神經(jīng)元中的一些刺激不依賴于胡須感覺，因此通常會(huì)被科學(xué)家忽略 - 這一組包括定期刺激節(jié)拍器神經(jīng)元的亞組。另外兩種亞型隨機(jī)飆升 - 一些沒有隨著胡須感覺而改變，而其他一些則沒有。此外，Shin發(fā)現(xiàn)大腦觸摸區(qū)域的節(jié)拍器神經(jīng)元彼此同步。

“有一個(gè)有趣的事情，神經(jīng)科學(xué)家將進(jìn)入大腦，一旦他們發(fā)現(xiàn)一個(gè)響應(yīng)外部世界的細(xì)胞，他們就會(huì)研究它，”摩爾說(shuō)?！叭绻鼪]有對(duì)外界做出反應(yīng)，他們就不知道該怎么做而忽略它。大腦中有一個(gè)電極，你聽到了這個(gè)，你就聽到了 - 這很容易過度解釋或完全錯(cuò)過重要的事情，因?yàn)槟氵€沒有準(zhǔn)備好看到它們?！?/p>

然而，Shin已經(jīng)準(zhǔn)備好看到這些經(jīng)常飆升的節(jié)拍器神經(jīng)元，Moore說(shuō)。在進(jìn)行研究之前，Shin對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行了深入的回顧，并使用計(jì)算機(jī)建模來(lái)試圖理解快速尖峰神經(jīng)元的邏輯，使其成為有利于準(zhǔn)備好的思維的機(jī)會(huì)的一個(gè)很好的例子。

摩爾說(shuō)，人類大腦也有伽馬節(jié)律。作為下一步，他和Shin想要確定這些節(jié)拍器神經(jīng)元是否存在于靈長(zhǎng)類動(dòng)物和人類中。他們還希望了解節(jié)拍器神經(jīng)元是否存在于其他大腦區(qū)域，以及確定是否使用基因工程特別增強(qiáng)節(jié)拍器神經(jīng)元的同步性，并且光影響嚙齒動(dòng)物檢測(cè)微弱感覺的能力。

盡管新發(fā)現(xiàn)了節(jié)拍器神經(jīng)元，但更廣泛的群體中的破壞 - 快速刺激的中間神經(jīng)元 - 已經(jīng)涉及許多神經(jīng)疾病，包括自閉癥，精神分裂癥和注意力缺陷多動(dòng)障礙。這些情況中的一些可能是由節(jié)拍器神經(jīng)元亞型的干擾引起的，但是需要更多的研究來(lái)理解該亞型通常如何起作用，更不用說(shuō)活動(dòng)的任何變化。

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