人类皮层树突中先前未知的电学性质的证据

人类树突状细胞表面的艺术渲染，显示了片状过程，该过程折叠回膜表面。图片来源：国立卫生研究院（NIH）

来自柏林洪堡大学，柏林大学医学院和赫尔拉斯技术研究基金会（IMBB-FORTH）的一组研究人员发现了人类皮质树突中先前未知的电学性质的证据。该小组在《科学》杂志上发表的论文中描述了他们对人类皮质树突的研究及其发现。

多年来，人们一直认为神经元只不过是逻辑门，每个逻辑门只对具有AND或OR响应的电尖峰做出响应。同样，我们复杂的思维过程被认为是神经元网络相互协作的结果，这些神经元网络通过称为轴突的传出“线”和称为树突的传入“线”相互连接。最近，神经科学家开始怀疑人脑可能比这种简单模型所描述的更为复杂。在这项新的研究中，研究人员发现皮质树突的作用远不只是传递电信号。

这项工作涉及研究从活着的患有脑瘤或癫痫病患者的脑组织。该小组将注意力集中在皮层2/3，皮层通常充满神经元。他们使用移液管将离子注入树枝状晶体，以观察带电粒子流向神经元体时的行为。正如预期的那样，每个峰值都是短暂的-大约1毫秒。

但是树突的表现也出乎意料。在啮齿动物研究中，钙倾向于触发更长的枝晶尖峰，而钠则触发较短的尖峰峰。在人的树突中，添加钠会触发更长的峰值。研究人员还发现，当他们阻止钠进入树枝状晶体时，它们会继续燃烧-在某些情况下，开始快速连续燃烧。当他们阻止钙离子时，尖峰停止了。

有证据表明，人类皮质中的树突与啮齿动物中的树突不同。为了进一步了解他们的行为，研究人员根据发现的结果建立了一个神经计算机模型。令他们惊讶的是，仿真显示出树枝状晶体正在处理电信号，这是以前从未见过的。迄今为止，树突正在执行复杂的任务（例如XOR操作），至今仍被认为需要神经元网络。