老鼠大脑中神经系统类似互联网结构

2010-8-13 09:15 来源: 新华网
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  美国一项新研究发现,老鼠大脑一小块区域中的神经系统类似互联网结构。这对大脑神经系统是个分等级结构的传统理论提出挑战。

新发现

  美国南加州大学神经系统科学家拉里·斯旺森和理查德·汤普森隔离起老鼠大脑中与愉悦和奖励相关的伏核区,在同一点同时注入两枚“示踪剂”,分别用于显示信号去向和来源。

  “示踪剂”跟随信号移动,但不会干扰信号移动,能发光,可在显微镜下观察到。

  他们发现,信号在一个个圈组成的网络中移动,这个网络“不是一个有上下之分的等级架构”。

  汤普森花费8年多时间发明和完善这次研究所用示踪方法。

  其他示踪方法大多只能在一个位置跟踪一个方向一个信号。

  “我们可以在同一个动物身上同时观察一个大脑回路中的4个连接,”斯旺森说。

  学术界假设过大脑中神经系统类似互联网结构,但先前没有实验证实过这种假设。

  研究报告由《国家科学院院刊》(PNAS)发表。

旧理论

  研究人员先前认为,大脑中的神经系统好像一个大企业,可以绘成一个从中枢部门分叉到下面一个个小部门的直线联系图。

  英国广播公司(BBC)8月11日援引斯旺森的话报道:“‘从上到下理论’在已有实验神经科学文献中占有惊人的统治地位,这一理论可上溯至19世纪。”

  斯旺森说,大脑中互联网式结构的存在可以解释大脑能克服局部损伤的现象,“你可以拿掉互联网任何一个单独部分,但网络其他部分照常工作”,神经系统同样,没法说某一部分绝对不可或缺。

下一步

  斯旺森说,眼下至少在老鼠大脑伏核发现不同以往认为的神经系统结构,今后可以用这次研究中使用的示踪法观察其他部位,最终绘出整个大脑神经网络图。

  斯旺森说,绘制整个大脑神经网络图是个无比复杂的工作,目前不能肯定这个图对解答意识和认知方面难题会产生何种影响。

  “不过,好比人类基因组项目。人们相信找出人类脱氧核糖核酸(DNA)完整序列是研究生物学的一块基石,无论花费多长时间都要完成这项工作,”斯旺森说。