如果按大小和形狀給神經(jīng)元分類，那種類數(shù)量驚人。各種各樣的神經(jīng)元之間彼此連接，形成密密匝匝的細(xì)胞“叢林”，要想找出其中的規(guī)律極其困難。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，英國倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家找到了一種能用簡單圖形描述所有樹枝般神經(jīng)元的新方法，并為100多年前的神經(jīng)元形狀假說提供了證明。相關(guān)論文發(fā)表在美國《國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上。
神經(jīng)元看起來很像樹，通過分支與其他神經(jīng)元相連。這些分支就像電路中的導(dǎo)線，能傳輸各種感受、情緒、思想和行動(dòng)的脈沖。
100多年前，被譽(yù)為現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)之父的圣地亞哥·拉蒙·卡哈爾曾試圖找到一種能系統(tǒng)化地描述神經(jīng)元形狀的方法。他認(rèn)為這種方法必定是一種能涵蓋多樣性的統(tǒng)一性法則。卡哈爾提出，神經(jīng)元擴(kuò)展分支有個(gè)原則，就是用盡可能少的線來到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中的其他細(xì)胞。減少細(xì)胞間連線的數(shù)量可以節(jié)約空間，讓大腦中能容納更多神經(jīng)元，以此提高大腦處理信息的能力。
新研究用計(jì)算機(jī)證明了這一假說。倫敦大學(xué)學(xué)院沃爾夫森生物醫(yī)學(xué)研究院博士赫曼·昆茨和同事發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元形狀遵守冪次定律的簡單數(shù)學(xué)關(guān)系。冪次定律在整個(gè)自然界非常普遍，是一種描述復(fù)雜結(jié)構(gòu)的簡單法則。而他們所收集的許多動(dòng)物的多種神經(jīng)元類型都符合冪次定律，為拉蒙·卡哈爾的總體法則提供了有力證據(jù)。他們用一個(gè)簡單的計(jì)算程序就解決了問題，即讓連接點(diǎn)用盡可能少的線，如此產(chǎn)生的樹枝狀線形花紋和真的神經(jīng)元幾乎沒有區(qū)別，而且也非常美麗。
研究人員還用嗅球中的神經(jīng)元檢驗(yàn)了這一理論。嗅球是能不斷形成新神經(jīng)元的腦區(qū)之一，即使在成人腦中，這里也有新神經(jīng)元產(chǎn)生并形成新的連接。他們分析了新生的嗅球神經(jīng)元在幾天里發(fā)生的形狀變化，發(fā)現(xiàn)其生長也遵守冪次法則，為他們的理論提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
赫曼·昆茨說，神經(jīng)科學(xué)的終極目標(biāo)是弄清楚這些厚厚的神經(jīng)“叢林”如何產(chǎn)生復(fù)雜的行為，他們的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了卡哈爾最初的觀點(diǎn)，即神經(jīng)線路背后確實(shí)有著簡單的法則，這也為神經(jīng)科學(xué)家將來能看到這片森林中的每棵樹帶來了希望。(新華網(wǎng))