重大研究：光学方法竟可能高估神经元传导

要衡量一个想法向来都很困难。神经科学家有一些巧妙的方法，但现在康涅狄格大学的研究人员在《科学报告》中 描述 ，最引人注目的那种方法或许没有之前所设想的那么精确。

我们的大脑由数十亿个细胞组成。其中有一些被称为神经元的细胞会来回发送电信号。这些信号是大脑中思想的物理表现。

科学家有两种测量这类信号的办法。最精确的办法是在神经元里使用一个微小的电探针，但一次性对多个细胞进行这样的操作是不现实的。为了观察众多神经元相互传递信号，研究人员使用一种特殊的染料，当钙离子波通过时它会闪烁光。钙离子是电荷的载体；当它们穿过脑细胞时，电信号也正在穿过那个细胞。从理论上讲，可以用相机来记录并计算闪烁的次数，从而揭示发出信号的神经元的数量。

在康涅狄格大学医学院的安蒂克实验室内，神经科学家卡塔琳娜·米利切维奇、维奥莱塔·伊万诺娃和同事们研究阿尔茨海默病如何影响神经元信号传导。他们好奇这种光学方法测量这种信号传导的效果到底怎么样。

为了找出答案，米利切维奇和伊万诺娃与他们的同事一起，不辞辛劳地一次一个地将电极插入单个神经元，并记录每个神经元电信号的发射频率。同时，他们用相机对这同一组神经元进行光学记录。

他们的结果出乎意料。他们发现，光的闪烁出现的频率比神经元实际发出信号的频率更高。有时，钙离子的细微波动会在神经元中穿过。这些细微的波动不足以激活细胞的主要信号电位（神经冲动），但足以让染料在相机下闪烁。

米利切维奇、伊万诺娃和他们的同事将这些较小的亚阈值电信号称为“去极化平台”。研究人员还发现，如果神经元将一个神经冲动与一个平台相结合，产生的闪光会比由一个神经冲动组成的普通信号事件亮两到三倍。一个神经冲动与平台电位的结合，在相机看来，就好像是两三个神经冲动在反复触发，而不是只有一个。

“此前人们一直认为，神经元钙信号仅仅（呈线性）与神经冲动的产生相关。”米利切维奇说。“它能够被潜在的平台电位所增强，”“这使得通过光学方法来测量神经元活动变得愈发棘手。”

研究人员当下正以两倍的速度对神经元中的相同信号现象展开研究，以比神经科学家通常快两倍的速度来拍摄电信号和光信号的快照。他们想要确保不会错过任何其他的思维迸发瞬间。