令人惊讶！Science新发现挑战了神经元遵循单一学习策略的观点

来源：生物通

这一发现挑战了神经元遵循单一学习策略的观点，并为大脑如何学习和适应行为提供了新的视角。

一项新的研究揭示了大脑在学习过程中如何微调其线路，发现单个神经元的不同树突部分遵循不同的规则。这一发现挑战了神经元遵循单一学习策略的观点，并为大脑如何学习和适应行为提供了新的视角。

大脑卓越的学习和适应能力源于其改变神经回路内连接的能力——这种现象被称为突触可塑性，即特定的突触被改变以重塑神经活动并支持行为改变。

与大多数其他细胞类型不同，神经元的特点是其复杂的树状树突，从细胞体延伸出来，作为通过突触输入接收其他神经元信号的主要部位。这些树突并不均匀；相反，它们被组织成不同的隔间，具有专门的解剖和生物物理特性，这可能会影响神经活动的各种模式如何触发突触可塑性基础上的生化过程。

然而，大脑如何决定在学习过程中哪些突触应该被修改，以及单个神经元是否在其结构和功能不同的树突隔室中均匀地应用相同的可塑性规则，仍然未知。

为了探索突触在学习过程中的功能和适应性，William Wright和他的同事们使用先进的成像技术来观察小鼠在学习新的运动技能时运动皮层中的单个突触。

Wright等人训练小鼠进行一项运动任务，该任务已知可驱动2/3层运动皮层神经元的突触可塑性，并在两周内观察到清晰的学习行为迹象。然后，为了研究单个突触在这一过程中是如何适应的，Wright等人使用体内双光子成像的分子传感器，同时跟踪突触输入（通过谷氨酸释放）和神经元输出（通过钙活性）。

结果发现，与学习相关的神经活动模式驱动树突隔室突触可塑性的方式不同。在树突中，当突触与邻近的突触相互作用时，突触会得到加强，这表明这里的可塑性是由邻近输入之间的局部相互作用控制的。

相反，基底树突的可塑性与神经元的整体输出有关——增强或减弱取决于突触活动如何与全局动作电位放电相一致。抑制神经元的活动选择性地损害了基部树突的可塑性，而不是顶端树突。

在一个相关的评论文章中，Ayelén Groisman和Johannes Letzkus更详细地讨论了这项研究及其发现。

参考文献

Distinct synaptic plasticity rules operate across dendritic compartments in vivo during learning

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