UM研究人员发现独特的神经元像指南针一样进行计算

安娜堡(ANN ARBOR)-在您离开停车场上班时是下午5点，但是您意识到自己不知道该怎么回去。您知道自己在哪里，房子在哪条街上–只是您不记得如何到达那里。

这是对大脑后脾皮质部分受损的患者发生的情况，脾脏后皮质是器官内罗盘中的关键区域。尽管它对于导航很重要，但是它用于帮助人们从办公室到家的神经元和电路仍然处于研究不足状态。

通过记录小鼠大脑中单个神经元的信号，密歇根大学的研究人员已经确定了脾后皮质的兴奋性神经元。这种神经元的属性非常适合在长时间内(例如指南针)编码与方向相关的信息。

“皮层中的正常神经元仅在移动头部时才擅长编码方向信息，但是在头部静止时会发生什么呢?您仍然需要知道您所面对的方向，以便可以使用此信息来规划路线”，心理学，神经科学和生物医学工程学的助理教授，该研究的主要作者奥马尔·艾哈迈德(Omar Ahmed)说，该研究发表在《细胞报告》杂志上。

“理想情况下，您需要另一种神经元-即使您的头部不动，神经元也可以长时间连续编码您的方位。”

典型的兴奋性神经元会相当快地降低其放电速度。相比之下，新发现的神经元可以持续长时间以高速率发射信号-它们是持久且快速的。

第二个不同之处在于它们对输入做出反应的能力-这些独特的神经元，称为低流变基础神经元-过度兴奋，这意味着它们几乎不需要激活任何输入。

识别出这些独特神经元的研究生艾伦·布伦南(Ellen Brennan)表示：“按照我的同学的建议，这种小而韧的小神经元的简单名称是'可以的小神经元'。”“这是一个完美的名字，因为它突出了使它们最适合编码持续方向的持久性。相比之下，这里其他典型的兴奋性神经元又慢又顽固。”

“所以问题是，这些低流变基神经元能否比典型的兴奋性神经元更好地处理方向信息?”Ahmed实验室的博士后研究员Shyam Sudhakar说，他创建了这些神经元的计算机模型，以表明答案是“是”。

布伦南说：“知道我何时改变方向对我的大脑很重要，但是如果我的大脑检测到的一切都改变了，那就不好了。”“指南针总是必须知道哪个方向是北方。如果没有这种持续的方向感，它就不会有用。这正是低流变基神经元所能提供的。”

艾哈迈德(Ahmed)的实验室现在专注于了解阿尔茨海默氏症模型小鼠中这些独特神经元的变化。

艾哈迈德说：“脾后皮质对空间定向至关重要，但它是最早出现阿尔茨海默氏病患者机能障碍的大脑区域之一。”“这可能就是为什么大多数阿尔茨海默氏症患者会遭受空间定向障碍并容易丢失的原因，因为他们的脾后细胞不能正常工作。

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