研究發(fā)現(xiàn)靈長類神經(jīng)元在視覺皮層中的突觸少于小鼠

靈長類動物通常被認為比老鼠更聰明。但令人驚訝的是，芝加哥大學(xué)和阿貢國家實驗室的神經(jīng)科學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，老鼠實際上有更多的突觸連接大腦中的神經(jīng)元。

在一項在突觸水平上比較獼猴和小鼠大腦的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，在初級視覺皮層 2/3 層的興奮性和抑制性神經(jīng)元中，靈長類動物的每個神經(jīng)元的突觸數(shù)量遠少于嚙齒類動物。使用人工循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，該團隊能夠進一步確定構(gòu)建和維持突觸的代謝成本可能會導(dǎo)致更大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變得更稀疏，如在靈長類動物與小鼠神經(jīng)元中所見。結(jié)果于 9 月 14 日發(fā)表在Cell Reports 上。

該研究團隊由芝加哥大學(xué)的David Freedman博士和阿貢國家實驗室的Narayanan “Bobby” Kasthuri博士實驗室的科學(xué)家組成，利用電子顯微鏡的最新進展以及現(xiàn)有的公開數(shù)據(jù)集，比較兩個物種的連通性。他們選擇同時檢查興奮性和抑制性突觸，因為之前的大多數(shù)研究都只關(guān)注興奮性突觸。專注于成人初級視覺皮層中的第 2/3 層神經(jīng)元可以更容易地進行跨物種比較，因為這些神經(jīng)元具有不同的形態(tài)，在靈長類動物和小鼠中都相似。

在重建顯微鏡圖像并測量 107 個獼猴神經(jīng)元和 81 個小鼠神經(jīng)元的形狀后，研究人員在獼猴樣本中識別出近 6,000 個突觸，在小鼠樣本中識別出超過 9,700 個突觸。通過比較數(shù)據(jù)集，他們發(fā)現(xiàn)靈長類神經(jīng)元接收的興奮性和抑制性突觸連接比類似的小鼠神經(jīng)元少 2 到 5 倍。

“這令人驚訝的原因是，神經(jīng)科學(xué)家和我認為一般人之間有一種安靜的假設(shè)，即擁有更多的神經(jīng)元連接意味著你更聰明，”Gregg Wildenberg 博士說，他是該研究所的一名科學(xué)家?？ㄋ箞D里實驗室。“這項工作清楚地表明，雖然靈長類動物的大腦整體上有更多的總連接，因為有更多的神經(jīng)元，但如果你從每個神經(jīng)元的角度來看，靈長類動物的突觸實際上更少。但是我們知道靈長類神經(jīng)元可以執(zhí)行小鼠神經(jīng)元不能執(zhí)行的計算。這提出了一些有趣的問題，比如構(gòu)建一個更大的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)會產(chǎn)生什么后果，就像在靈長類動物中看到的那樣?”

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