人类大脑皮层神经网络的部分图。法兰克福马克斯普朗克脑研究所

我们的大脑与动物的大脑有何不同？为了回答这个问题，研究人员比较了老鼠、人类和猴子大脑中的神经细胞网络。因此，人类大脑皮层有一个令人惊讶的特性：它由一个比小鼠明显十倍的抑制性神经细胞网络纵横交错。该网络的确切功能仍不清楚。然而，研究人员怀疑，正是这种内置制动器使我们能够更长时间地保持和跟踪思想。

人类大脑拥有大约 860 亿个神经细胞，形成了一个复杂的网络，人们对它的了解程度有限。出于伦理和实际原因，科学家们经常求助于模式生物的大脑，尤其是老鼠，以了解更多关于大脑如何工作的信息。在分子水平上，小鼠和人类的大脑在很大程度上相似。它们具有相同类型的离子通道并通过相同的机制传导电刺激。但这也适用于神经细胞之间的网络吗？

人和小鼠大脑的区别

由法兰克福马克斯普朗克脑研究所的 Sahil Loomba 领导的一个团队现在已经处理了这个问题。研究人员解释说：“到目前为止，人们只是简单地假设人类神经细胞之间的网络结构与小鼠相似。” “然而，为了检查这一点，需要对神经细胞连接与突触水平的分辨率进行比较研究。”

Loomba 和他的团队现在已经进行了这样的研究。为此，他们使用了在对脑肿瘤患者进行医学上必要的神经外科干预期间进行的人类大脑皮层活检。检查的样本仅包含健康的脑组织。在三维电子显微镜的帮助下，研究人员在组织样本中绘制了大约一百万个突触及其功能。为了进行比较，他们以相同的方式检查了小鼠和猕猴大脑皮层的样本。

平静的人让彼此平静下来

结果：与小鼠相比，所谓的抑制性中间神经元之间的联系在人类和猕猴中更为明显。“抑制性中间神经元约占人类皮层神经细胞的四分之一到三分之一，它们具有惊人的效果：它们本身具有高度的电活性，但它们不会刺激其他神经细胞，而是抑制它们的活动， ” Loomba 的同事 Moritz Helmstaedter 解释道。

他将这些神经细胞的活动与幼儿园教育工作者或足球场或博物馆管家的任务进行了比较：“他们非常费力和耗能的工作旨在让他人平静下来。”冷静。网络分析表明，与大锥体细胞（大脑皮层的主要兴奋性神经元）的连接在人类中仅略强于小鼠。另一方面，抑制性中间神经元的相互连接性要高出十倍。“想象一个房间里挤满了博物馆工作人员，一个体育场里挤满了足球管家，所有人都让彼此平静下来，”Helmstaedter 描述道。“人类大脑开发了这种类型的网络。”

含义尚未明确

这些抑制网络的确切功能和重要性尚不清楚。“有理论证据表明，它们会导致感觉印象或‘想法’的保留时间更长，即它们可以延长工作记忆，”Helmstaedter 说。“这允许进行深远的猜测：这些新奇的网络是奢侈思维的基础吗？一个念头，一个念头，可以保存更久，以作为进一步思考的对象吗？”

需要进一步的研究来澄清这些问题。他们的研究结果可能对精神疾病产生重要影响，同时也推动人工智能的发展。Helmstaedter 说：“在今天的‘人工智能’中完全缺乏这样的网络可能是一种激励来检验这种进化发明对新型人工智能的价值。”

资料来源：Sahil Loomba（法兰克福马克斯普朗克脑研究所）等，Science，doi：10.1126/science.abo0924