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科學家們發現一種全新的腦神經連接方式

科學家們認為他們發現了一種之前未知的神經傳導方式,可以在腦組織中進行自我傳播,無需「連接」的從腦組織某一區域的神經元「跳到」另一區域,哪怕是已經通過手術被切斷。


這一發現為神經元之間可能存在的交流方式提供了一些新的見解,是通過一種神秘的、與以往所了解到的(比如突觸傳遞、軸突輸送及縫隙連接)不同的機制。「我們還不知道如何去解釋,但我們知道的是,這似乎是大腦中一種新的傳導機制,我們對此感到非常興奮,」神經與生物醫學工程師Dominique Durand談到。


在此之前,科學家們已經對多種像突觸傳導這樣的神經間的連接進行了細緻的研究。比如,研究人員們在幾十年里一直知道大腦中存在一種神經震蕩的慢波,但至於它存在的目的還並不清楚,在我們睡覺時,大腦皮層和海馬體中就會出現這種波,因此人們推測它是在記憶鞏固上發揮作用。「這種功能性相關的輸入-輸出-解耦的慢節奏的神經網路節律依然是個謎,但這可能能夠先通過弄清細胞和細胞間的機制來找到答案,」神經學家Clayton Dickinson談到。

為此,Durand和他的團隊對體外慢周期活動進行了研究,從提取的實驗鼠的海馬體切片中對腦電波進行研究。他們發現,緩慢的周期性活動會產生電場,從而激活臨近的細胞,形成一種非化學突觸傳遞或縫隙連接的神經交流形式。Durand談到:「我們對這些波已經很熟悉了,但是沒有人知道它們的確切功能,也沒有人覺得它們會自發的進行傳播。我研究海馬體這個大腦中的一小塊已經有四十年了,總會有驚人的發現。」


這些神經活動實際上可以通過弱電場來進行增強或阻斷,並且能夠作為另一種被稱為觸覺耦合(ephaptic coupling)的細胞交流方式的模擬形式。研究團隊發現,在兩片組織距離接近時,這些電場能夠「跨過」被分割的腦組織的「縫隙」來激活神經元。研究人員在文章中解釋到:「為了保證切片是被完全切開,兩片組織切片先被分開,再放到一起,在外科顯微鏡下能夠觀察到清晰地縫隙。一塊海馬組織的緩慢的周期活動,確實會『跨過縫隙』對另一塊產生影響。」


如果覺得這聽起來有點兒扯,那你並不是一個人,這項研究在發表在《The Journal of Physiology》期刊上之前,評審委員會要求在發表前必須再進行一次完整的實驗。Durand及其同事接受了這個要求,這個發現也算「空前」了,評審委員會的謹慎態度也可以理解。Durand談到:「每個知道的人都驚掉下巴,但後來我們所重現的每次實驗都證實了之前的結果。」


要弄清楚這種神奇的神經交流方式是否發生在我們的大腦中及其作用還需要更多的研究,但就目前為止,正如研究團隊所發現的,我們又掌握了令人震驚的新科學。

這項發現發表在The Journal of Physiology上。


本文譯自 sciencealert,由譯者 行走的五花肉 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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