河北20选5开奖结果:接受特定治疗的癫痫患者通常也是神经科学的研究对象

文章作者:管理一号 | 2019-02-27
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来历:Nature天然科研

神经科学家发现,大脑深处单个神经元的活动或能解说人类为何智商较高,且易患精力疾病。

神经科学家初次通过单个神经元追寻技能发现了人脑与猴脑的“软件”差异。他们发现人脑会献身“稳健性”(robustness,神经元信号的同步程度),交换更高的信息处理功率。研讨人员估测这一研讨结果或能解说为何人类具有智力,且易患精力疾病。该研讨于1月17日宣布在《细胞》上。

承受特定医治的癫痫患者一般也是神经科学的研讨方针。承受特定医治的癫痫患者一般也是神经科学的研讨方针。

科研人员以为这类不寻常的研讨有助于将精力疾病动物模型的研讨结果转化用于临床。

该研讨运用的人类数据十分罕有,来自一批通过神经外科手术判定癫痫发源的患者,数据记载了他们大脑深处的单个神经元活动。由于这项技能极具难度,现在全球只要少量几家诊一切才能完结。动物数据除了三只山公的现有相似数据之外,还搜集了别的两只山公的神经元信息。

人类PK山公

几十年来,神经科学家早已发现人类与非人灵长类动物的大脑在解剖学上存在许多大大小小的差异——即大脑的“硬件”差异。但这项最新研讨首要探究了大脑信号的差异。

来自麻省理工学院的Mark Harnett首要研讨神经元的生物物理特性会怎么影响神经计算,他说:“人类与非人类灵长类在行为和心理上具有显着差异”, “现在,咱们在大脑的生物特性中也发现了这一差异——这是一项极有含义的研讨。”

该研讨由以色列魏兹曼科学研讨所的Rony Paz和加州大学洛杉矶分校的神经外科医生Itzhak Fried协作完结。Paz首要研讨猕猴的神经回路在学习时发生的动态改变。

Paz的研讨首要会集在两个天壤之别的脑区。一个是杏仁核,一个进化学上相对原始的区域,与根本生计技能有关,比如在山君接近时逃跑;另一个是进化程度相对更高的扣带回皮质,首要负责处理学习等杂乱认知行为。

Paz想知道在山公和人类的大脑中,这两个区域的神经元有何差异。为此他向Fried寻求协作,Fried创始了在药物医治无效的癫痫患者身上进行单个神经元记载的技能。

这一技能通过在患者脑内植入多个精密电极记载神经元电活动,然后准断定位癫痫的发病来历。这些患者会留院调查,直到癫痫发生。随后,他们会承受外科手术去除电极和癫痫的真实源头——受到破坏的脑安排。在等候癫痫发生期间,患者也会参与一些简略的脑功用相关试验。

灵长类形式

Paz和Fried从一个大型数据库中筛选出杏仁核和扣带回区域的单个神经元活动记载。这些数据来自一批回忆试验的参与患者,他们在医治中会将电极植入这两个区域邻近。Paz和Fried将这些人类数据与Paz的山公数据从稳健性和功率两方面进行了比较。

研讨数据调集了5只山公、7个人类的杏仁核和扣带回区域的近750个神经元信息,包含单个神经元在数小时内的一连串放电活动或缄默沉静。研讨人员在数据中首要寻觅两大特性:“稳健性”用来点评神经元放电以及相似放电形式频频重复的同步或近同步程度;而“功率”特指神经元活动中有更多不同形式的组合。

他们发现,人类与山公杏仁核的神经元信号稳健性都比扣带回区域强,但扣带回区域的信号功率更高。与猴脑比较,人脑两个区域的稳健性较差但功率更高——可见人脑献身了一部分稳健性,交换了高功率。

Paz以为这一定论很有道理。信号的稳健性越强,就越明晰,越不容易犯错。“假如我看到一只山君,我期望我一切的杏仁核神经元大喊‘快跑!’” Paz说,但在更高档的物种如灵长类动物中,大脑进化出了更灵敏的区域,也就是皮层,能让大脑在通过思考后对环境作出反应。

功率越高,精力问题越多?

人类在这方面的取舍超越其他任何灵长类。聪明但易犯错的皮质或许可以解说人类为何易患精力疾病。

加州大学伯克利分校的认知神经科学家Robert Knight以为这一定论与神经心理学的其他理论相符,现有理论以为大脑神经元活动的同步性或许与精力病或抑郁症有关。他说:“这方面的研讨十分重要,由于大多数神经科学研讨都在动物身上展开,并假定一切物种的神经活动中心形式是共同的,包含人类在内。”

英国纽卡斯尔大学的神经科学家Christopher Petkov以为这一稳健-功率权衡假说十分重要,需进一步加以验证。他指出,直接比较山公与人类的数据极具挑战性,由于研讨人员很难断定搜集数据时两者是否处于一种可比的精力状态,但这种比较“极有价值”。

Paz表明他现在展开的研讨拉长了记载时刻,这样一来,任何精力状态的差异或许不会构成影响。他也在构思新的试验方案,在山公和人类履行相似使命时收集他们在特定精力状态下的神经元数据,比如焦虑。

对人类大脑的研讨十分困难,由于全球契合入组要求的人数并不多。在癫痫患者中,外科医生一般只会将电极放在他们以为或许的致病脑区邻近,但这些区域未必是研讨的方针区域。Fried表明,他的诊所每年只要10-15名患者可以参与研讨,而大多数契合条件的患者都十分乐于参与,由于“等在医院很无聊,并且他们也想更多地了解自己的大脑”。

美国国立卫生研讨院设有专项资金支撑这类神经外科研讨,以及在患者健康不必定受损的情况下进行人脑试验道德研讨。德国弗莱堡大学的癫痫学专家Andreas Schulze-Bonhage首要研讨癫痫是否会影响患者的认知功用,他表明,对癫痫患者的单个神经元记载还有助于了解癫痫这种疾病,“咱们对人脑了解得越多,医治挑选也就越多。”

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