《自然》两篇文章挑战传统理论

　　

生物通报道：2007《Science》评出的十大科技突破中，有一项就是有关神经生物学的——发现人类大脑重要记忆中心，而近期又有一项重要的神经生物学进展，挑战了人们之前的传统看法，这一由美国和德国的两个独立研究小组分别获得的研究成果证明了单个神经元的激发就足以影响学习和行为，这不同于科学家们之前提出的数千个神经元的有序排列才能够产生一个行为反应。这两篇研究成果公布在《Nature》杂志上。

了解感觉大脑皮层（sensory cortices，生物通注）中神经活性与感觉的关系对于神经生物学来说是一个关键的问题，感觉皮层神经元的动作电位（Action potentials）与感觉刺激（sensory stimuli）之间有很强的关联。大脑微刺激（Microstimulation，生物通注）实验证明感觉活性与行为有直接联系，这说明小型神经元群体能影响感觉决定，但是微刺激并没有识别并量化出受刺激的细胞元件。

在第一篇文章中，来自美国霍德华休斯医学院珍妮莉娅法姆研究学院（Janelia Farm Research Campus，生物通注），冷泉港实验室的研究人员在小鼠海马锥体细胞（hippocampal pyramidal cells，生物通注）实验中构建了一种基因重组小鼠，这种转基因小鼠能够在体觉皮层与学习相关的区域表达特定的荧光蛋白。这种通常存在于海藻中的蛋白通过令离子通过细胞膜，创造出电流来对蓝光发生响应。在向小鼠头骨植入一块玻璃窗后，研究人员又在它们头上安装了小型的发光二极管。研究人员可以通过改变二极管发光强度来调节细胞膜上作用的强度。

研究人员让小鼠学习在受到光线刺激后选择笼子中的两个特定位置其中之一，如果正确，小鼠将能得到喝水的奖励。研究人员发现，小鼠最少只需要激活60个神经元，就能学会按照光脉冲产生反应。

而在另外一篇文章中，来自德国柏林洪堡大学（Humboldt University），及计算神经科学Bernstein中心（Bernstein Center for Computational Neuroscience）等处的研究人员则利用的是另一种方法：研究人员将能够激活单个神经元的电极深深植入大鼠的体觉皮层中。随后，他们训练这些大鼠在感受到神经刺激后，利用舌头舔动作来打断一束光线。结果发现，平均而言，大鼠有5%的时间是对单个神经元的激励产生响应的。不过，这种响应的程度和范围高度依赖于被激发的是哪个神经元。比如，一些神经元能够唤起50%时间的响应。

德国尤利希研究中心（Jülich Research Centre）的神经生物学家Dirk Feldmeyer表示，新的结论会对科学家如何看待神经系统网络产生根本的影响。“这真的能够改变人们的看法，即认为大脑皮层只会对大量神经元活动的激励产生响应。”
（生物通：万纹）

原文摘要：
Nature 450, 1195-1200 (20 December 2007) |
doi:10.1038/nature06416; Received 12 August 2007; Accepted 29 October 2007
Locally dynamic synaptic learning rules in pyramidal neuron dendrites
『Abstract』

Nature advance online publication 19 December 2007 |
doi:10.1038/nature06447; Published online 19 December 2007
Behavioural report of single neuron stimulation in somatosensory cortex
『Abstract』