ballbet安卓:神经元并非独行侠大脑还有考虑者
发布时间：2023-06-15 21:44:49   来源：ballbet安卓版 作者：ballbet安卓版西甲赞助    点击：125

　　关于考虑过这个问题的人来说，大部分人或许会以为考虑是由占有在他们头骨上半部分的许多专门的、导电的神经元组成的巨大网络完结的。在某种程度上，这个观点是正确的。人脑中的860亿神经元的确承受了大部分的认知重担，但并非悉数。

　　担任支撑神经元的是其他三种脑细胞——小胶质细胞（microglia）、少突胶质细胞（oligodendrocytes）和星型胶质细胞（astrocytes），它们被统称为胶质细胞（glial cells）。这些细胞在神经科学界曾一向被忽视。直到最近，它们才变成了研讨的热门话题（鄙人图中的大鼠海马体切片中，胶质细胞纤维被染成绿色，神经元的纤维被染成蓝色，而二者的细胞核都被染成赤色）。研讨成果标明，他们不只仅是脑中的“胶水”，还具有重要的生物学功用。

　　小胶质细胞的功用相似于园丁，他们修剪神经元之间的衔接，以保持神经网络的次序。少突胶质细胞从前被以为仅仅用于包裹神经元的轴突，起到绝缘效果，但现在科学家发现，它们对调整轴突信号也起到了重要效果。而最风趣的是星型胶质细胞，它们经过调理经过突触（多个轴突集合到一同、传输信号的当地）的信息流，将突触变成了生物机体中的“晶体管”（transistor）。

　　这些成果的发现并不单单是出于学术研讨意图。现在，异常的胶质细胞被以为与多种疾病相关，包含自闭症、多发性硬化以及强迫症。因而，研讨这些胶质细胞有着重要的医学价值。此外，规划模仿大脑的人工神经网络的科学家们，也对此十分重视，由于这些网络关于机器学习和人工智能至关重要。所以，虽然神经元在大脑中扮演着重要的人物，其他细胞的效果也开端得到阐释。所以，大脑运作的图景也逐步丰厚起来。

　　关于小胶质细胞来说，2012是⼀个要害转折点。哈佛医学院的多萝西·谢弗尔（Dorothy Schafer）博士及其搭档发现，在大脑发育的进程中，小胶质细胞会修剪突触，而且这个进程会继续到人的20岁中期。此前，小胶质细胞仅被视为免疫体系的⼀部分，首要担任铲除病原体和细胞碎片。谢弗尔博士的研讨使它们从灰姑娘变成了舞会上的佳丽。她发现小胶质细胞经过寻觅和吞噬不常用的突触，简化了神经元的核算进程，从而使大脑变得更为高效精简。

　　而少突胶质细胞的高光时刻则发生在2014年。它们的效果虽然众所周知，却好像相同单调——发生髓鞘。髓鞘是一种蛋白质和脂质的混合物，作为一种少突胶质细胞的副产物包裹在轴突周围，以进步轴突的导电性。可是在2014年，由西雅图华盛顿大学的阿明·赛德尔（Armin Seidl）领导的研讨团队发现，少突胶质细胞能够运用髓鞘微调轴突中电信号的传导速度。

　　例如，别离从左右耳传输信号到特定的听觉皮层的轴突长度或许不同，导致信号抵达的时刻略有差异。少突胶质细胞经过调理轴突的直径以及髓鞘上郎飞节之间的距离，能够补偿轴突长度不同构成的信号传递时刻差。这意味着剩下的时刻差就反映了声响抵达两耳之间的实践时刻距离。这个实在的时刻差是大脑用来确认声响来历的要害。

　　可是，最近发现的星形胶质细胞的新功用才是真实令研讨人员振奋的。这些雪花状的细胞带有伸展出去的“卷须”，每个卷须结尾都有⼀个被称为“终足”（endfoot）的附属物。每个星形胶质细胞护卫着自己的领地，这些细胞交错嵌合在⼀起，构成了掩盖整个大脑的三维马赛克图画。

　　终足能够追捕并包裹突触，使星形胶质细胞能够监听神经元之间的沟通，然后经过增强或削弱特定突触来操控神经元网络的核算。现在有充沛的依据标明，星形胶质细胞也因而在回忆构成中发挥着要害效果，特别是在海马体中（该结构能够将相关的短期回忆转化为长时间回忆。）

　　安排活检显现，（依据脑区的不同），星型胶质细胞以这种方式调理着50%到90%的人脑突触。因而，星型胶质细胞的干涉是一种规矩，而不是特例。当时许多研讨人员以为三元突触是大脑中的规范突触结构。它们相似晶体管的三元素组成，其间星型胶质细胞组成的部分就像是晶体管的“基极”（base），调理其他两个（相当于晶体管的“发射极”[emitter]和“集电极”[collector]的）部分之间的信号传递。由于晶体管是核算机逻辑门（logic gates）的构成要素，这个发现十分耐人寻味。

　　此外，星型胶质细胞不只与神经元彼此效果，好像还能够进行自己的核算。当两个星型胶质细胞的管区堆叠时，它们的卷须能够衔接，构成的网络相似神经元网络。这使它们能够运用从⼀个细胞的卷须传递到另⼀个细胞的钙离子脉冲进行通讯。

　　2021年头，由迈克尔·巴罗斯（Michael Barros）带领的芬兰坦佩雷大学研讨团队运用基因修改的星型胶质细胞，发现这些钙离子信号能够履行布尔代数运算，也便是数字核算的言语。特别的是，该团队能够以高达90％的准确率运转AND和OR的布尔运算。在2022年，坐落匹兹堡卡内基梅隆大学的埃里克·彼得森（Erik Peterson）宣布了一份数学证明，标明星型胶质细胞网络在原理上能够运转任何可幻想的核算机算法。这标明星型胶质细胞或许构成了一个次级核算网络，与神经元的核算网络平行，并能够经过三元突触调理首要网络。

　　因而，大脑的形象不再是神经元俯视其胶质细胞部属的贵族社会，而是由各种细胞共同努力发生认知的民主社会。2022年俄罗斯科学院的阿列克谢·谢米亚诺夫（Alexey Semyanov）和阿列克谢·维尔克拉茨基（Alexei Verkhratsky）将这个主意称为脑内的“活泼环境”（active milieu）。

　　“活泼环境”这一概念意味着咱们必然会认识到，当胶质细胞的功用犯错时就有麻烦了。许多的依据标明，功用紊乱的胶质细胞在许多神经和精神疾病中起到重要效果。

　　其间之一是自闭症。2017年，日本名古屋工业大学的石冢加奈子（Ishizuka Kanako）发现，在小胶质细胞中存在的一对已知会搅扰cx3cr1蛋白质表达的遗传变异，与自闭症危险添加有关。而2020年，圣迭戈斯克里普斯研讨所的许智祥发现，小胶质细胞一系列蛋白质组成问题会导致小鼠呈现相似自闭症的症状。

　　现在的理论以为，自闭症患者脑内失调的小胶质细胞，未能在大脑发育进程中充沛修剪突触，导致过度衔接的大脑对感官和心情影响都高度灵敏。别的，许博士发现的这种效应更多影响雄性小鼠，对应了人类自闭症患者的性别散布，而这或许并不是偶然。

　　一起，在曩昔的十年中，包含脑成像、尸检以及遗传学研讨在内的多种依据标明，功用紊乱的少突胶质细胞可导致多发性硬化症、躁郁症以及精神分裂症等精神疾病。这种失调会损坏轴突的髓鞘，打乱信号传递的时序。有假说指出，髓鞘的损坏会导致错觉（幻想的场景和声响），即精神病的特征。

　　许多令人信服的依据也标明，星型胶质细胞的功用紊乱，在例如抑郁症和焦虑症的心情妨碍中以及阿尔茨海默病等神经退行性疾病中，起到重要效果。最引人注意图是，2021年，加拿大蒙特利尔市麦吉尔大学的利亚姆·奥利里（Liam O’Leary）陈述称，与健康大脑比较，因抑郁症自杀的患者大脑中前额叶皮层（大脑的履行体系）、尾状核（参加方针导向的行为）以及丘脑（将感官信息传递给皮层）等区域中，星型胶质细胞的密度明显下降。

　　不只精神病学家遭到新发现的胶质细胞功用的启示，核算机科学家也参加了研讨队伍。人工神经网络是建立在神经元作业原理的前期模型上的。虽然随后的研讨标明这个模型过于简略，但这种网络结构安排成彼此衔接的类神经层的确反映了大脑皮层的神经元衔接。因而，现在有些核算机学家测验在神经网络中参加人工胶质细胞，测验其功能是否有所改善。

　　依据标明，他们的猜测是正确的。⼀些彼此独立的研讨团队别离发现，经过小胶质细胞修剪不常用的突触后，人工神经网路能够更好地编码信息和贮存回忆。现在，怎么使神经网络更稀少，成为了⼀个重要的研讨范畴。

　　一起，也有团队在研讨人工星型胶质细胞以及人工神经-胶质网络（artificial neuron-glia networks，ANGNs）的概念。它们运用星型胶质细胞相似物增强或削弱突触，来呼应这些突触不断改变的放电频率，以此完成三元突触的模仿。当ANGNs与传统网络模型比较时，⼀贯地体现愈加优异。这说明，正如人类工程学中的许多事情相同，好像总是天然快“人”一步。

　　旺崽：光影让我写跋文的时分正准备旁听实验室师姐的博士辩论，恰巧是关于少突胶质细胞的。

　　我个人觉得少突最招引我的点在于，大脑中一定有特定的程序，编码它是否发生髓鞘，以此呼应不同程度的神经信号。例如左右耳对声源的接纳距离分明不同，为什么你听到声响时只要一次，而不是有距离的两次。正是由于听觉回路中的轴突被不同程度髓鞘包裹，让神经信号能够一起抵达“意图地”。

　　少突在轴突上发生的髓鞘能够影响神经信号的传导速度，可是大脑是怎么快速核算得出对应的髓鞘散布图的呢？期望有一天咱们会有答案。