《自然》（Nature）雜志刊登了一項(xiàng)來(lái)自倫敦大學(xué)學(xué)院與北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校的科學(xué)家的研究結(jié)果，該結(jié)果首次證實(shí)：樹(shù)突所做的不僅僅是將信息從一個(gè)神經(jīng)元傳遞給另一個(gè)，它們還積極地處理信息，擴(kuò)大了大腦的計(jì)算能力。研究人員表示，大腦的處理能力仿佛一下子比原來(lái)認(rèn)為的要大了很多。
 

    這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)有可能改變科學(xué)家們思考長(zhǎng)期存在的、大腦中神經(jīng)回路功能機(jī)制科學(xué)模型的方式，并幫助研究人員更好地理解神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

    研究人員表示，想象一下，你正在逆向操控一種外來(lái)技術(shù)，你本以為只是簡(jiǎn)單的接線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它是計(jì)算信息的晶體管。新研究發(fā)現(xiàn)就是這樣。其意義想想都是激動(dòng)人心的。”

    軸突是神經(jīng)元通常產(chǎn)生電尖峰脈沖的結(jié)構(gòu)，而有許多支持軸突尖峰脈沖的分子也存在于樹(shù)突中。以往的研究曾用解剖腦組織證實(shí)了樹(shù)突可以利用這些分子來(lái)自身產(chǎn)生尖峰脈沖，但卻并不清楚正常的大腦活動(dòng)是否與這些樹(shù)突尖峰脈沖有關(guān)。例如，樹(shù)突尖峰脈沖是否影響了我們?nèi)绾慰创挛铮?br />
    而這項(xiàng)研究給出的答案是肯定的。樹(shù)突有效地發(fā)揮微型神經(jīng)計(jì)算機(jī)（Mini-NeuralComputer）作用，積極地處理了神經(jīng)元輸入信號(hào)。

    直接證明這一點(diǎn)花費(fèi)了數(shù)年的時(shí)間，經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，研究人員利用膜片鉗電生理學(xué)將一個(gè)裝滿生理溶液的顯微玻璃吸管電極，與小鼠大腦中的一個(gè)神經(jīng)元樹(shù)突連接起來(lái)。起初的想法是直接“聽(tīng)取”電信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。

    研究人員表示，將吸管與一個(gè)樹(shù)突連接起來(lái)，在技術(shù)上是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。你不能從任何方向接近樹(shù)突，你也看不到樹(shù)突。因此你不得不摸索著做這件事。這就像釣魚(yú)，你能看見(jiàn)的也就是魚(yú)的電蹤跡。并且你不能使用魚(yú)餌。你所能做的就是盡力去找到它，看看你是否能夠偶然碰到樹(shù)突。但大部分時(shí)間你都不能做到。

    此后，科學(xué)家轉(zhuǎn)而建立了雙光子顯微鏡系統(tǒng)，使得事情變得較為容易。

    在這一吸管連接上樹(shù)突之后，研究人員獲取了麻醉和清醒小鼠大腦內(nèi)個(gè)別樹(shù)突的電記錄。研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)小鼠看到一臺(tái)計(jì)算機(jī)屏幕上的視覺(jué)刺激時(shí)，樹(shù)突中有一種不同尋常的電信號(hào)模式。

    研究人員隨后證實(shí)，這種樹(shù)突電脈沖依賴于視覺(jué)刺激選擇性發(fā)生，表明樹(shù)突處理了動(dòng)物正看到的事物的信息。

    為了提供研究發(fā)現(xiàn)的視覺(jué)證據(jù)，研究人員用鈣染料填充神經(jīng)元，提供了尖峰脈沖的光學(xué)讀值。結(jié)果顯示樹(shù)突發(fā)射了尖峰脈沖，而神經(jīng)元的其他部分則沒(méi)有，表明這些尖峰脈沖是樹(shù)突內(nèi)局部處理信息的結(jié)果。

    此后，科學(xué)家構(gòu)建出了一個(gè)神經(jīng)元生物物理、數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)了一些已知的機(jī)制有可能支持了電記錄的樹(shù)突尖峰脈沖，進(jìn)一步驗(yàn)證了對(duì)這一數(shù)據(jù)的解讀。

    研究人員指出，所有的數(shù)據(jù)都指向了同樣的結(jié)果。樹(shù)突不是感覺(jué)驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)的被動(dòng)整合器；它們似乎還是一個(gè)計(jì)算部件?？茖W(xué)家計(jì)劃進(jìn)一步深入探討這一新發(fā)現(xiàn)的樹(shù)突功能有可能在大腦回路，尤其是在Timothy綜合征這樣的樹(shù)突信號(hào)整合出錯(cuò)的疾病中發(fā)揮何種作用。