沉默的时候思考：人类大脑中特殊的中间神经元网络

科学家绘制出小鼠、猴子和人类神经回路的显著差异。

　　

   

   

人类皮层的密集网络映射显示了一个大的神经元到神经元之间的网络，而在小鼠中几乎没有。这种新型神经元网络可能是人类大脑皮层进化过程中的一项关键发明。

分析人脑是神经科学的核心目标。然而，由于方法上的原因，研究主要集中在模型生物上，尤其是小鼠。现在，神经科学家利用从神经外科干预中获得的组织对人类神经回路有了新的见解。三维电子显微镜数据显示，与小鼠相比，人类的中间神经元网络出现了新的扩展。这一在人类皮层中突出的网络成分的发现，鼓励了对其在健康和疾病中的功能进行更详细的分析。

乍一看，小鼠和人类的大脑惊人地相似:形成我们大脑的神经细胞有着非常相似的形状和性质，电激发的分子机制高度保守，在其他物种中发现的许多生物物理现象似乎也适用于人类的大脑。“所以，这主要是因为我们的大脑比小鼠大1000倍，容纳了1000倍以上的神经细胞，让我们可以下棋和写儿童读物，而小鼠可以说是做不到这些的吗?”领导这项6月23日发表在《Science》杂志上的新研究的马克斯·普朗克大脑研究所(法兰克福)所长Moritz Helmstaedter问道。

通过分析小鼠、猴子和人类的神经元网络，并在脑组织活检中绘制它们的完整结构，即所谓的连接体，Helmstaedter和他的团队发现，人类的皮层网络进化出了一种新的神经元网络类型，这在小鼠中是基本没有的。这个神经元网络依赖于抑制性中间神经元之间丰富的连接。

慕尼黑大学的神经外科医生Hanno-Sebastian Meyer和他的团队对神经外科干预进行了活组织检查，研究人员应用三维电子显微镜绘制了人类大脑样本中大约一百万个突触的地图。他们的数据显示，在人类中，中间神经元(在人类中富集)相互连接的意外偏差，而主神经元的神经支配(突触连接)在很大程度上保持相似。该研究的主要作者之一Sahil Loomba说:“这向我们表明，中间神经元到中间神经元的网络几乎扩大了10倍。”

“大约四分之一到三分之一的皮层神经细胞的行为方式非常奇特:它们非常活跃，但不是激活其他神经元，而是使它们沉默。就像幼儿园的保管员或博物馆的警卫一样:他们非常费力和消耗能量的活动是让其他人保持和平、安静，”Helmstaedter解释道。“现在想象一下，一屋子的博物馆警卫，所有人都互相让对方闭嘴。这就是人类大脑开发出来的东西!”

但这意味着什么呢?理论研究表明，这种消音网络可以延长近期事件在神经元网络中的保存时间:扩展工作记忆。Helmstaedter说:“事实上，更长的工作记忆很有可能会帮助你处理更复杂的任务，扩展你的推理能力。这项新发现表明，人类网络首次出现了清晰的创新，值得进一步深入研究。他补充说:“它也可能是一个病理改变的部位，必须在神经精神疾病的背景下进行研究。最后但并非最不重要的是:今天的主要人工智能方法都没有使用这种神经元之间的网络。”

Connectomic comparison of mouse and human cortex