同步化大脑信号

　　

生物通编译：有时候神经元是如此兴奋以至于它们可以协调地共同发生兴奋。这种同步化兴奋长期以来一直让神经科学家们感到兴奋，但是他们并不能肯定这意味着什么。一些人提出它可以令大脑进行复杂的计算，就象同时打印在大脑中许多不同区域各有不同的事件的各个方面。但是布朗大学的Barry Connors说，“这一理论中仍然存在许多漏洞”。比如启动方面：神经元是如何接受同步命令，并且精确地同时传递信息的呢？

现在斯坦福大学的Mario Galarreta和Shaul Hestrin可能提供了这些问题的部分答案。在本期Science上的第2295页，他们报告了自己的研究结果，表明快速兴奋（FS）细胞——一种抑制性神经元的网络可以在检测和促进皮层中的同步化过程中发挥关键性作用。大脑皮层是大脑中大型外部区域进行从复杂图像到数学问题各种任务处理。

Galarreta和Hestrin试图检测FS细胞可以如何精确地记录输入的信号。他们首先从大鼠大脑皮层切片获得成对儿细胞，每对儿细胞含有一个FS细胞和一个锥形细胞，后者是一种通常连接FS细胞的兴奋性神经元。然后他们刺激锥形细胞并且测定FS细胞做出反应所需的时间，他们发现FS细胞在1到2毫秒的时间内发生兴奋——甚至比他们所期望的还要快。

因为FS细胞可以如此迅速地激活，研究者们估计它们可能可以立即注意到——并且做出反应——来自几个其它神经元的精确同时发出的信号。当研究者对两个相互联系的FS细胞进行试验时，并发现如果两个信号（一个细胞一个）之间的差别小于1毫秒，细胞可以最有效地被激活，他们获得了证明以上推测成立的证据。但是如果两个信号之间的差异达到5毫秒，细胞被激活的可能性甚至比只有一个信号的时候还要小。

除了迅速反应时间以外，FS细胞还具有其它可能让它们维持并传递同步化信号的特征。它们不仅通过化学信使伽马氨基丁酸（GABA）交换信号，而且通过电神经突触（FS细胞膜部分的紧密排列而成）更直接地相联系。因此，当一个FS细胞发生兴奋，这种兴奋的影响可以迅速地通过电突触传递。这种功能性的即时发射可能帮助了FS细胞网络适应了同步化信号在广大空间的分布。

Connors说，这项最新研究“提供了一个对定时精确敏感的系统”，而且因此FS细胞网络可以检测和传递同步化信号是“看似合理”的。但是他提醒说，仍然存在许多紧迫的问题。比如，他想知道电突触还是GABA介导的连接确保了两个FS细胞的网络对输入信号定时的敏感性。甚至更重要的是没有人知道是否大脑的其它部位注意了这种精确协调的工作。（版权所有 转载请注明）

——摘译自Science Volume 292, Number 5525, Issue of 22 Jun 2001, p. 2233. （heartlake）