科學家發現了未知的神經溝通形式,即使切斷仍能繼續通信

2020-12-06 孜然實驗室

最近,科學家發現了一種驚人的神經通訊形式,它可以在大腦組織中自我傳播,並且可以地從一個大腦組織部分的神經元跳躍到另一部分 - 即使已經通過外科手術將它們切斷了。

傳統的神經傳導包括幾種形式,如突觸傳遞、軸突運輸、間隙連接、觸覺耦合等。

突觸傳遞是一個神經元與另一個神經元進行通訊的過程。信息是電脈衝沿著神經元的軸突傳遞。一旦動作電脈衝到達軸突末端,需要將其轉移到另一個神經元或組織。

軸突運輸,是一種細胞過程,負責線粒體,脂質,突觸小泡,蛋白質和其他細胞器通過其軸突的細胞質(稱為軸質)往返於神經元細胞體。由於某些軸突的長度在幾米左右,因此神經元不是依靠擴散將核和細胞器的產物帶到軸突末端。軸突運輸還負責將預定降解的分子從軸突移回到細胞體內,在那裡它們被溶酶體分解。朝向細胞體的運動稱為逆行運輸,朝向突觸的運動稱為順行運輸。

間隙連接(Gap junction),是細胞連接的一種,神經細胞之間的間隙連接又稱電突觸,是一種特化的動物細胞間連接,廣泛地存在於各種動物組織中。間隙連接通過連接細胞的胞質,允許多種小分子、離子和電信號直接通過,這一過程有一定的選擇性,間隙連接的開閉往往受到調控。形成間隙連接的兩個細胞的細胞膜往往平行而且緊密地排列,留有納米尺度的縫隙,兩個分處在相鄰細胞質膜上的連接子對齊連接,形成一個狹窄的通道,大量的通道排列在這一縫隙中,進而構成了間隙連接。

觸覺耦合,與電突觸和化學突觸等直接交流系統不同,它可以指由細胞之間的離子交換引起的相鄰神經纖維的耦合,或者可以指由於局部電場引起的神經纖維的耦合。在任一種情況下,短暫的耦合都會影響神經元動作電位放電的同步性和計時。

新發現的神經通訊形式完全不同於以往的認識。儘管在此之前,科學家們已經知道,除了這些已詳細研究的方式以外,神經通訊還可能涉及更多的內容。

例如,大腦會表現出緩慢的神經振蕩波,雖然不清楚其目的,但是當我們睡覺時會出現在大腦皮層和海馬體中,有假說認為這在記憶鞏固中起作用。我們已經知道這些波很長一段時間,但沒有人知道它們的確切功能,沒有人相信他們能自發地傳播。

為此,科學家研究了小鼠的腦電波,首先將小鼠斬首,然後提取的海馬體切片。

發現緩慢的周期性活動會產生電場,從而激活鄰近的細胞,這是一種沒有化學突觸傳遞或間隙連接的神經通訊形式。

這種神經活動可以通過施加弱電場來調節、增強或阻止,似乎與神經耦合類似。

最令科學家驚訝的是,電場可以通過被切斷的大腦組織中的間隙激活相鄰的神經元。

科學家將切片完全切開,放置在一起,在手術顯微鏡下觀察到明顯的間隙。緩慢的海馬體周期性活動確實在切片的另一側產生了相應。

這聽起來相當怪異,以至於論文審查委員會堅持科學家必須再次完成實驗。

結果,每次實驗都得到了相同的結果。

要弄清楚這種奇怪的神經通訊形式是否在人腦中也存在,還需要進行大量研究,更不用說理解它的確切功能了,但是就目前而言,僅知道這一點就足夠驚人了。

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