合众社:人脑内的神经元明显大于啮齿动物脑中的神经元。根据最新研究，更大的尺寸允许电隔离。区室化电信号可以帮助解释人类大脑的高级认知能力。
麻省理工学院助理教授或认知科学的马克哈内特在一封电子邮件中告诉合众社，“我们已经知道100多年来这些人类神经元具有不同的形状，并且比啮齿动物皮层中的神经元长得多。” “这首先由Santiago Ramon和Cajal描述，他被认为是神经科学的祖父。我们不知道的是，这些结构变化是否与神经元功能特性的变化有关。”
因为人类神经元较长，树突与神经元中心之间的距离更大。因此，由树突接收和传播的电信号进一步行进，改变输入 – 输出功能。Harnett和他的同事还确定了更远的树突具有更少的离子通道，这决定了信号处理。
“这有助于保持人类神经元远端树突的强电隔离，我们认为这对于计算能力很重要，通过在每个神经元内创建更多数量的半独立处理单元，”Harnett说。“啮齿动物神经元已经具备了这种能力，但人类神经元似乎有极端版本。”
但是，虽然人类神经元的独特尺寸和结构提出了更高水平的计算复杂性，但科学家们希望测量电信号的差异。
“这种结构只能为你提供关于区域化的线索，”哈内特说。“你必须实际记录从神经元的一个区域传播到另一个区域的电信号，以对分区进行严格的声明。”
研究人员使用微小的玻璃电极来测量穿过树突和神经元细胞体或躯体的电信号 – 这种技术称为膜片钳。
区室化允许神经元的一部分活跃而其他部分保持沉默。具有有限区室化的神经元被迫立即使用其所有树突，或者根本不使用它们。
Harnett和他的同事们记录的电信号 – 本周在Cell杂志中描述- 证明了分隔。
“在树枝的一部分中脉冲很大，但随着它的传播会逐渐减少。一旦它足够小，就会被划分，”哈内特说。“神经元的不同区域对彼此的影响有限，直到满足一组特定的条件，然后它们改变了它们的通信方式 – 例如，电压中的树枝状尖峰 – 并且区域化分解。”
长神经元和远距离树突的分化能力是人类大脑如此强大的一个原因。
“它允许更多的计算子单元，有点像一个小型神经网络，但在一个单元内，”Harnett说。