重写教科书:发现挑战传统智慧的神经元是如何运作的

(PhysOrg.com)——神经元是复杂,但基本功能概念是突触传递电信号树突和胞体(输入)和轴突传递信号(输出)。在许多惊喜的发现之一,西北大学的科学家们发现,轴突可以操作相反:他们也可以发送信号到胞体。

这也证明轴突可以相互交流。在发送信号反向,轴突可以执行他们自己的神经计算没有任何从胞体或参与树突。这是与典型的神经沟通在一个神经元的轴突与另一个神经元的树突或胞体接触,而不是它的轴突。不同于树突执行的计算,计算发生在慢轴突是成千上万倍,可能创造的一种方式神经元计算快在树突和慢轴突。

更深入地理解正常的神经元是如何工作的科学家们研究至关重要神经系统疾病,如癫痫、孤独症、阿兹海默氏症和精神分裂症。

研究结果发表在2月出版的《华尔街日报》自然神经科学。

“我们发现了很多东西根本相反的神经元是如何工作的信息你发现在神经科学教科书,”尼尔森Spruston说,论文的资深作者和神经生物学和生理学教授Weinberg艺术与科学学院。“信号可以从轴突向胞体,当它通常是反过来的。我们惊讶地发现这个。”

他和他的同事首次发现个体神经细胞可以发射信号即使没有电刺激在胞体或树突。这并不总是刺激,立即动作电位。(动作电位的基本电气信号元素所使用的神经元;他们非常简短的神经元的细胞膜电压的变化。)

类似于我们的工作记忆,当我们记住一个电话号码以备后用,神经细胞可以存储和集成刺激在很长一段时间,从几十秒到几分钟。(神经元)。这是一个很长时间然后,当神经元达到一个阈值时,触发了一系列的信号,或动作电位,即使没有刺激。研究人员称之为持续放电,这一切似乎发生在轴突。

Spruston和他的团队刺激神经元一到两分钟,提供一个刺激每10秒。神经元发射的在这段时间里,但刺激停止时,神经元继续火一分钟。

“很不寻常认为神经元可以火不断没有刺激,“Spruston说。“这是新事物,一个神经元可以集成信息很长一段时间,时间比典型的操作速度的神经元,这是第二个毫秒。”

这种独特的神经元功能可能相关的正常流程,如内存,但它也可能与疾病相关。这些抑制性神经元的持续放电可能会抵消大脑的活跃状态,防止失控的激发等期间发生癫痫发作。

Spruston信贷持续放电的发现在正常的敏锐的观察单个神经元马克·谢菲尔德谢菲尔德在他的实验室里的研究生。是该论文的第一作者。

研究人员认为别人看到这种持续放电行为在神经元,但否认这是毛病信号记录。当谢菲尔德看到神经元的解雇他学习,他等到它停止。然后他刺激神经元在一段时间内,停止刺激,然后看着神经元发射。

“这手机内存是一个新奇Spruston说。“神经元响应的历史发生了什么事在前一分钟左右。”

Spruston和谢菲尔德发现细胞记忆存储在轴突和动作电位产生远比他们预期的轴突。而不是在胞体发生轴突的末尾。

单个神经元的研究(从小鼠的海马和皮层)与多个神经元,导致实验可能导致最大的惊喜。研究人员发现,一个轴突可以跟另一个。发现他们刺激一个神经元,另如果神经元的持续放电。没有树突细胞尸体参与这个沟通。

“轴突互相交谈,但完全是一个谜,它是如何起作用的,”Spruston说。“下一个大的问题是:这种行为有多普遍?这是一个奇怪的地方还是在发生在许多神经元?我们不认为这是罕见的,所以重要的是我们了解在什么条件下发生,这是如何发生的。”