重新定义大脑功能：物理学家推翻长期存在的假设

最近的研究表明，传统上认为源于细胞体或体细胞的许多神经元特征实际上可能起源于树突中的过程。 这一发现对退行性疾病的研究以及理解睡眠和清醒期间大脑活动的不同状态具有重要意义。

大脑是一个由数十亿个神经元组成的复杂网络。 每个神经元的细胞体或体细胞通过其突触与数千个其他神经元同时进行通信。 这些突触充当链接，促进信息交换。 此外，每个神经元通过其树突树接收传入信号，树突树高度分枝并延伸很长一段，类似于复杂而庞大的树栖网络的结构。

在过去的 75 年里，神经科学的一个核心假设是，大脑的基本计算元素是神经元体细胞，其中长而分枝的树突树只是电缆，使它们能够从数千个连接神经元收集传入信号。 这个长期存在的假设现在受到了质疑。

最新研究成果

在刚刚发表在Physica A上的一篇文章中，以色列Bar-Ilan大学的研究人员揭示了许多通常归因于体细胞的动力学特征可能源于树突状机制。

“通常，体外实验使用固定的保持膜电位检查神经元，模仿清醒状态下完整大脑的生理条件，”Bar-Ilan物理系和Gonda（Goldschmied）多学科脑研究中心的Ido Kanter教授说，他领导了这项研究。“我们违背了传统智慧，进行了新型实验，违反了大脑的生理条件。结果表明，神经元特征与这些生理条件无关，这一发现强烈地指出树突是控制神经元可塑性特征的片段，例如神经元放电频率和神经元的刺激阈值。

所提出的实验证据支持Kanter和他的实验研究团队先前的研究 – 由Roni Vardi博士进行 – 表明使用神经元培养物进行亚树突适应的有效树突树学习证据，以及神经元的其他各向异性特性，如不同的尖峰波形，不应期和最大传输速率。

新的结果要求重新检查退行性疾病的起源，因为许多神经元功能的起源超出了传统框架，必须归因于树突而不是体细胞。此外，研究结果质疑我们大脑清醒和睡眠状态的起源，这通常归因于体膜电位的水平。