学霸和学渣的大脑,有什么不同?(3)

2021-10-19 17:19     互联网

我们的研究可能可以提供一些线索。我的实验室从细胞层面上研究突触,以及一些大脑区域在学习过程中是如何发生变化的。目前大多数治疗神经疾病和精神障碍的药物,都是通过改变神经突触间的信息传递来发挥作用,而医学界迫切需要更有效的药物,因此我们需要考虑神经突触以外的变化。如果仅关注突触间的信号传递,我们可能无法找到能更有效地治疗痴呆症、抑郁症、精神分裂症或创伤后应激障碍(PTSD)的方法。

在20世纪90年代初期,我还在美国国立卫生研究院(NIH)时,就开始探索这样一种可能性:神经胶质细胞也许能感知神经网络中传输的信号,甚至可以影响信号传输的效率。随后的实验证据表明,所有类型的神经胶质细胞都能对神经活动产生反应,并且能改变大脑中神经信号的传递。其中最令人惊讶的一个发现与髓磷脂有关。

髓磷脂绝缘层实际上是由细胞膜构成的,会像胶带一样缠绕在轴突上。在大脑和脊髓中,章鱼状的神经胶质细胞(少突胶质细胞)具有包裹神经元的作用。在四肢和躯干中,香肠状的神经胶质细胞(施旺细胞)也具有类似的作用。大量少突胶质细胞会抓住轴突,并在轴突上分段包裹髓磷脂层。在段与段之间,会有1微米左右的间隙,这部分的轴突是裸露的,能产生电脉冲的离子通道就是集中在这样的区域里。这些间隙称为郎飞结(node of Ranvier),它们就像中继器一样,把神经元产生的冲动沿着轴突一个节点一个节点地传递下去。神经脉冲的传递速度会随着包裹轴突的髓磷脂层数的增加而增加,因为髓磷脂层能更有效地防止电压损耗。另外,如果相邻两段髓磷脂距离更近,郎飞结更紧密,就能更快地产生电脉冲,因为在这种情况下,只需要更少的时间就能让细胞膜内外的电压发生变化,从而让离子通道打开,产生电脉冲。

而当绝缘层受损时,神经脉冲将无法传递,因此一些髓磷脂损坏的疾病,例如多发性硬化症和吉兰-巴雷综合征(Guillain-Barré syndrome),会导致严重的残疾。但是,神经脉冲能改变髓磷脂的观点,直到最近才得到广泛接受。即使髓磷脂的结构真的发生了变化,这又是如何改善行为和学习呢?这一问题的答案其实十分明显,想想我们在文章开头提到的那句话:一起放电的神经元,是通过神经突触相连的,即在任何复杂的信息网络或运输网络中,到达“中继站”的时间都是至关重要的。

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