人鼠之间:独特的人类神经细胞电特性产生影响

首次直接证据表明人类皮层神经元膜具有独特的属性,提高信号处理-

人类大脑的高级认知功能往往归因于我们最近进化的大脑皮层。比较人类和啮齿动物的大脑显示皮层较厚,含有更多的白色物质,有更大的神经元,其丰富的锥体细胞(以前称为“灵媒”神经元)有更多的突触连接每个细胞相比啮齿动物。

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然而,科学家们尚未确定是否存在重要的差异在生物物理层面的基本构建块人类大脑皮层锥体神经元。这些细胞具有独特的生物物理属性,可能会影响皮质计算?

要回答这个问题,一个理论艾丹•戈夫教授领导的研究小组从耶路撒冷希伯来大学的工作和实验的同事sccp在阿姆斯特丹和Instituto卡哈尔在马德里建立详细的3 d模型从人类颞皮层锥体细胞。这些首次详细的模型是基于人类的神经元在体外从人类细胞胞内生理和解剖数据。

收集这些数据,新大脑皮层组织从操作在阿姆斯特丹的一个神经外科部门,和额外的数据从光学显微镜研究获得卡哈尔锥体细胞后期研究学院在马德里。

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理论研究预测层2/3人类颞叶皮层锥体神经元会有一个特定的膜电容,一半是普遍接受的“通用”价值的生物膜(~ 0.5μF / cm2和~ 1μF / cm2)。因为膜电容影响细胞的速度有多快可以应对其突触输入,这一发现具有重要影响的内和细胞间的信号传输。理论预测对于特定的膜电容被验证实验的直接测量薄膜电容在人类锥体神经元。

“这是第一个直接的证据独特的人类神经元的电特性,”研究员家伙Eyal说,博士生在希伯来大学神经生物学。“我们的发现表明,较低的膜电容显著提高信号处理的功效和沟通的速度和人类大脑皮层,皮层神经元之间相比啮齿动物。”

“这项工作的结果暗示人类大脑皮层神经元是有效的电子芯片,补偿较大的大脑和人类大细胞,和更有效地处理感觉信息,”教授说艾丹•戈夫的神经生物学和爱德蒙和莉莉-希伯来大学脑科学中心。“事实上,研究表明,已经在个人的层面上构建块的神经系统(神经细胞),人类是不同的比啮齿动物。应该进行更多的研究在这个方向上非人类的灵长类动物。”

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研究人员建议人类锥体神经元的膜独特的生物物理特性进化压力补偿增加的结果在人类大脑的大小和距离。

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耶路撒冷的希伯来大学

出版

Eyal Get al。独特的膜性能和增强人类皮层神经元信号处理。eLife发表2016年10月6日。doi: 10.7554 / eLife.16553