腦中的高速公路：神經膠質細胞

腦中的高速公路:神經網路

andrew koob

摘自《腦洞大開》

作者安德魯?科布（Andrew Koob）2005年畢業於普渡大學，獲得神經科學博士學位。目前，在慕尼黑大學研究腦部疾病，並繼續宣傳具有顛覆性的神經膠質細胞理論。

早在 20世紀 60年代，人們發現神經膠質細胞(glial cell)佔了大腦的 90%，神經元 (neuron)則占 10%。根據這一新發現，理應得出如下結論：神經膠質細胞在神經系統中發揮主要作用。但事實並非如此，人們還是認為:我們只使用了我們大腦的 10%。

神經膠質細胞(glial cell)

從很小的時候起，我們得到的信息都告訴我們，大腦中的主要細胞為神經元。類似的信息還有，神經元里保存著大腦中的所有信息。即使是在研究生階段的學習中，神經元重要性的核心地位仍然是神經科學研究的基礎。但是相對於科學真相，神經元學說已經演變得更像一個宗教，對那些有證據支持的最確定無疑的事實，如「我們只使用了我們大腦的 10%」依然置若罔聞。

然而，並不存在持續的論證或探索，來幫助我們了解我們的思想到底來源於哪裡，我們的想像力住在哪裡，我們的夢想從哪裡點燃，以及創造力是如何發芽的。曾經有人用諸如「隨機神經元放電」或「可相互連接性」等觀點來解釋這些未解之謎。但事實是，在大腦中，神經元是最不可能成為思想來源的細胞。

直到最近，人們還曾認為，神經膠質細胞相對於活躍神經元而言，只是結構部件而己，就像空隙一樣，除了將大腦的各個部件——我們思想發動機的螺母、螺釘和框架秸合在一起之外，別無他用。

在該領域，神經元的重要性正被迫面臨挑戰。只有通過對神經膠質細胞進行研究，才可能真正實現腦損傷的恢復、腦部退行性疾病的歸因、精神疾病的治療，才可能真正了解人類智能。

我們現在之所以對神經膠質細胞的興趣激增，有如下三個主要原因。第一，神經膠質細胞彼此之間以一種有益於信息存儲的方式發送信號。第二，人們早就知道，神經膠質細胞是大多數腦腫瘤的細胞構成物。第三，如今研究人員了解到，在大腦中，神經膠質細胞成為了體幹細胞。

人們曾經認為，我們大腦的發育始於子宮，並且貫穿整個幼兒期，之後就在此狀態下保持不變，直到我們死亡。如今人們了解到，我們整個成年期都在不斷再生細胞。大腦中的幹細胞就是神經膠質細胞，其能夠自我複製，並且在需要時再生出神經元。

神經膠質細胞也能夠就地再生，以便存儲更多的信息。過去 30年當中，最有趣的研究之一莫過於對阿爾伯特·愛因斯坦大腦的分析。當對不同類型細胞的標記物進行分析時，研究人員發現，愛因斯坦大腦的左側角回( angular gyrus )，即一個被認為是負責處理數學和語言表達的區域中所包含的神經膠質細胞，要顯著地多於一般大腦。

如果神經膠質細胞是大腦中的信息存儲庫，並且假設人類具有最高的智力水平，那麼較低等生物所擁有的神經膠質細胞應該少於人類。最驚人的研究之一當屬對水蛙的研究，其體內每 30個神經元才對應一個神經膠質細胞。這一個神經膠質細胞接收神經元感覺輸入，並控制著神經元向身體放電。沿著進化階梯向上看，在經常被研究的蠕蟲秀麗隱桿線蟲中，神經膠質細胞佔了神經系統的16%。果蠅的大腦中有大約20%的神經膠質細胞。在嚙齒類動物——如大鼠和小鼠中，神經膠質細胞佔了神經系統的60%。黑猩猩的神經系統中有80%的神經膠質細胞，人類則有90%。隨著我們所定義的智力的增長，神經膠質細胞與神經元的比率也隨之增加。

不僅神經膠質細胞與神經元的比率隨著進化而增長，神經膠質細胞的數量也隨之增加。人類大腦中的星形神經膠質細胞(astrocyte)比老鼠大腦中同類細胞的數量要多27倍。

星形神經膠質細胞

在更高層次的物種(如貓、海豚)和其他靈長類動物的大腦中，你才會發現人類那種褶皺的大腦皮層。人類大腦皮層中的神經膠質細胞比黑猩猩要多 35%。

我們大腦中過多的神經膠質細胞或許能夠解釋這樣一個事實，即人類相對於其他動物而言，更容易患像阿爾茨海默病和帕金森病此類擾亂思維的腦部退行性疾病。實際上，對於所有的腦部退行性疾病而言，在癥狀出現之前，首要跡象為嗅覺喪失。人們都知道，由於嗅覺的特性，嗅球( olfactory bulb)在大腦細胞中具有最高的更新率。嗅覺是不斷變化的，因此我們的嗅球也被迫隨之不斷調整。神經膠質細胞則是其更新所必需的幹細胞。

如今，在大多數實驗室里，對腦部退行性疾病進行的研究更專註於疾病的副產品——神經元里的蛋白質，這就像把一條公路崩塌的原因推到路上的一個坑槽身上。

本文摘自《腦洞大開》

作者：安德魯·科布（AndrewKoob）

中國人民大學出版社

當神經膠質細胞的增殖(proliferation)機制過於活躍時，神經膠質細胞就會癌變。幾乎所有的腦腫瘤都是神經膠質瘤，它就是由神經膠質細胞組成的。有沒有可能神經膠質細胞再生是大腦的一個正常過程，只是其需要依據所掌握和整合的信息量，而保持在一個恆定的水平上？有沒有可能當其不足時，就會導致退行性疾病，而當其過量時，則會促發腦腫瘤？

人們還一直認為，隨著我們年齡的增長，神經元會減少。隨著研究的進一步深入，發現神經元的數量保持不變，而神經膠質細胞卻在增加和遭到破壞。近期的研究顯示，神經膠質細胞會通過涉及鈣離子流入的大量的網路，以電波的形式與它們自己進行通信。這些流入的鈣會通過神經膠質細胞網狀系統就地散播開來。有人還指出，神經膠質細胞表達接收神經元基本輸入所必需的受體，同時其自身還會對神經元發送信號。

神經元沿著長長的軸突(axon)向下通信。神經元要麼放電要麼不放電。這被稱為"全或元"現象。神經膠質細胞要複雜得多。它們的波狀通信可能更有助於大腦對流體信息的處理。

如果神經膠質細胞負責處理和存儲信息，那神經元負責什麼呢？既然研究人員們知道神經膠質細胞會發信號給神經元，那麼似乎神經元只是一些靜態細胞，聽候神經膠質細胞的召喚而去激發其他的神經膠質細胞區域，只有點燃這些區域才能夠產生相應的想法。

舉個例子，如果你像本書作者一樣，想到了比薩，然後你又想到了馬蘇里拉（奶醋），繼而想到了義大利，那麼你正在點燃你腦中的三個神經膠質細胞中心。要想從一個中心到達另一個中心，如果它們之間的距離很遠時，你必須通過神經元來進行連接。如果馬蘇里拉那個神經膠質細胞中心接收到了來自比薩那個神經膠質細胞中心強烈的神經放電，那麼它就被點燃並想起那個神經膠質細胞中心之中與馬蘇里拉有關的一切。

一個世紀以來，科學家們幾乎從未對神經元主導地位的觀點產生過質疑。即使是今天，如果說全世界99%的研究大腦的實驗室仍然專註於對神經元的研究，也並非誇大其詞。

這就好比外星人在加利福尼亞州南部登陸地球後，得出這樣一個結論，即相對於聖迭戈和洛杉磯這兩個城市本身而言，對連接它們的高速路進行探索是更加重要的事情。

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