Nature子刊:轴突回传信号颠覆传统神经元理论

【字体: 时间:2011年02月22日 来源:中国科技网

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  美国科学家最近在对神经元的研究中观察到,轴突可以将信号传回到神经元的细胞体,不同神经元的轴突之间也能互相“交流”,神经元还能在较长时间内将外部刺激存储和整合在轴突内。这些新发现颠覆了传统的教科书理论。

  

     据美国物理学家组织网2月18日(北京时间)报道,美国科学家最近在对神经元的研究中观察到,轴突可以将信号传回到神经元的细胞体,不同神经元的轴突之间也能互相“交流”,神经元还能在较长时间内将外部刺激存储和整合在轴突内。这些新发现颠覆了传统的教科书理论。  

  神经元是构成神经系统结构和功能的基本单位,它由细胞体和细胞突起(分为树突和轴突)构成。传统理论中,每个神经元可以有一个或多个树突,用以接受刺激并将兴奋信号传入细胞体。每个神经元只有一个轴突,可以把兴奋信号从细胞体传送到另一个神经元或其他组织,如肌肉或腺体。该研究的主要负责人、美国西北大学的神经生物学尼尔森·斯普斯顿表示,轴突也能向细胞体发送信号这一发现让他们非常吃惊,它颠覆了教科书中的观点。

 

  科学家同时证实,不同神经元的轴突之间也能互相“交流”。而且,在发送信号前,轴突能自行进行神经计算,无需细胞体或树突的参与。此前科学家认为,在轴突内的神经计算中,一个神经元的轴突会同另一个神经元的树突或细胞体相连,而不会同轴突相连。

 

  轴突之间相互交流的现象是斯普斯顿团队在对老鼠的海马体和新皮层中单个神经元进行研究时观察到的。科学家希望接下来能弄清这种行为究竟是个别反常现象还是在很多神经细胞内都会发生。斯普斯顿表示,他们并不认为这种情况很罕见,但对他们来说,了解这种现象在什么情况下发生以及如何发生更为关键。

 

  此外,斯普斯顿和同事还首次发现,即使细胞体或树突内没有受到刺激,单个神经元也能靠轴突传送信号。实验中,他们对一个神经元进行电刺激,历时一两分钟,每隔十秒刺激一次。在这段时间内,该神经元持续发送信号,但当电刺激终止时,神经元仍然会发送信号,历时一分钟。斯普斯顿表示,神经元在没有刺激的情况下还能持续发送信号,令人很难想象。这表明,神经元能在较长时间内(从几十秒到数分钟不等)将外部刺激存储和整合在轴突内。

 

  这个独特的神经功能可能与记忆有关,也可能同疾病有关。有些受到抑制的神经元持续发送信号或许可以抵消大脑内极度活跃的状态,比如预防癫痫发作过程中无法抑制的兴奋等。

 

  对于研究癫痫、自闭症、老年痴呆症和精神分裂症等神经疾病的科学家来说,更深层地理解普通神经元的工作原理非常重要。该研究发表在2月份的《自然·神经科学》杂志上。
 
 

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