总结神经元的结构组成（神经元根据其位置不同地处理信息）

总结神经元的结构组成（神经元根据其位置不同地处理信息）当威廉姆斯和弗莱彻仔细观察时，他们发现皮质的厚度与个体神经元的长度直接相关：皮层较厚区域的神经元比较薄区域的神经元更长。反过来，这提出了一个关键问题，威廉姆斯说，“他们仍然会这样做吗？”他们还发现即使在大脑的单个功能区域内也可以发现厚度的逐渐变化。例如，视觉处理区域的前部比后部厚。如果是这种情况，那么如果您能理解一个微电路的工作原理，那么您可以了解其余部分。昆士兰大学昆士兰脑研究所（QBI）的斯蒂芬威廉姆斯教授和研究员李弗莱彻想知道这是否真的如此：无论它们位于皮层的哪个位置，一个定义的神经元是否都能正常工作？使用啮齿动物大脑的高分辨率MRI成像，他们检查了皮质的结构，发现厚度从大脑后部逐渐增加到前面的3倍。

大鼠大脑着色以显示新皮层的厚度梯度（深红色=厚;深蓝色=薄）。新皮质厚度控制兴奋性神经元的大小以及它们将突触输入（浅蓝色线）转换为神经元输出（动作电位，白色迹线）的方式。图片来源：弗莱彻/昆士兰脑研究所

昆士兰大学的研究人员发现，大脑外层的厚度会影响个体神经元处理信息的方式。

这些发现挑战了对大脑电路如何在整个大脑中发挥作用的理解。

大脑的外层（皮层）由许多较小的脑细胞“微电路”组成，每个微电路由大约10 000个神经元组成，这些神经元在小至1平方毫米的空间内相互作用。长期以来的理论认为，这些微电路中的神经元以非常标准的方式起作用和相互作用，因此，通过扩展，所有微电路必须以大致相同的方式操作。

如果是这种情况，那么如果您能理解一个微电路的工作原理，那么您可以了解其余部分。

昆士兰大学昆士兰脑研究所（QBI）的斯蒂芬威廉姆斯教授和研究员李弗莱彻想知道这是否真的如此：无论它们位于皮层的哪个位置，一个定义的神经元是否都能正常工作？

使用啮齿动物大脑的高分辨率MRI成像，他们检查了皮质的结构，发现厚度从大脑后部逐渐增加到前面的3倍。

他们还发现即使在大脑的单个功能区域内也可以发现厚度的逐渐变化。例如，视觉处理区域的前部比后部厚。

当威廉姆斯和弗莱彻仔细观察时，他们发现皮质的厚度与个体神经元的长度直接相关：皮层较厚区域的神经元比较薄区域的神经元更长。反过来，这提出了一个关键问题，威廉姆斯说，“他们仍然会这样做吗？”

他解释说要理解这一点，我们需要退后一步，看看大脑如何处理信息。

一个重要的比较

他说，除了处理感官输入外，大脑还会产生一个内部世界模型。此外，大脑不断将感官信息与其内部模型进行比较。

事实上，人们认为这种比较甚至发生在个体神经元的水平上，威廉姆斯说。

为了使神经元能够比较来自两个非常不同的来源的信息 - 内部模型和感官 - 它需要两个相互作用的“整合区域”。

神经元的一个区域整合来自内部模型的信息，另一个区域整合来自感官的信息。因为它们是分开的并且相互作用，所以可以在两种类型的信息之间进行比较。

威廉姆斯和弗莱彻检查了视觉皮层较厚端的较长神经元的功能，他们发现这些神经元按预期运行 - 它们拥有两个整合区。

但对于较短的神经元而言并非如此。

“事实证明，他们的工作方式完全不同，”威廉姆斯说。“电子方面它们比我们想象的更加明显”。

实际上，较短的神经元仅具有一个用于处理感觉信息和内部模型的积分区。因此，他们无法比较两种不同类型的输入。

威廉姆斯说：“一个人可以进行比较整合，另一个则不能。”

因此，取决于发现这些神经元的皮质哪个部分 - 较厚的区域与较薄的区域 - 这些神经元的功能非常不同。

“我们的研究表明，新皮层的厚度不仅决定了神经元的解剖结构，还决定了它们的电学特性，”弗莱彻说。

“研究结果揭示了新皮层中采用的计算策略的复杂性，并表明新皮层由计算灵活的电路组成。”

威廉姆斯补充说：“这些研究结果挑战了新皮层手术的基础理论，并为未来研究这些大脑回路的网络如何运作奠定了基础。”

弗莱彻说，下一步是探索这些差异如何推动认知和行为。

毕竟，鉴于维护和更新我们的内部世界模型的重要性，为什么有些神经元选择退出？

快速反应的高速系统？

威廉姆斯说，啮齿动物对某些视觉刺激作出反应的方式有线索。

他解释说，视觉皮层的不同区域调查了视觉空间的不同区域。视觉皮层的前部处理来自啮齿动物前方空间的视觉信息，而视觉皮层的后部处理来自上方和略微啮齿动物的视觉信息。

此外，已经证明啮齿动物对来自上方的视觉刺激非常敏感，因为这往往是捕食者所在的地方。如果阴影从头顶经过，它们会冻结或运行。

“在这样的系统中，信息处理可能没有用处，而可能需要的是本能反应，”威廉姆斯说。“为了检测捕食者并对其做出反应，一种能够高效且快速工作的硬连线系统可能具有生存价值。”

“所以有一个想法就是这些小神经元对输入的输入过于敏感，”威廉姆斯说，“信息将直接传播到动作电位输出而不需要任何进一步的整合，形成一个高速系统。”

实际上，视觉皮层对来自上方的刺激敏感的区域是较薄的区域，正是较短的神经元所在的区域。

换句话说，计算灵活的电路，使大脑能够在世界的内部模型和感官之间进行比较，但在需要时提供捷径可能对动物如何与复杂环境进行交互非常有用，但可以快速反应生存。#清风计划#

更多信息： 神经元。doi.org/10.1016/j.neuron.2018.10.048

期刊信息： 神经元