2014年9月10日报告
当尖峰碰撞:动摇神经科学的基础
当bob游戏轴突上的脉冲碰撞时会发生什么?对神经科学来说幸运的是，这通常只发生在神经科学家人为创造反传播脉冲来研究连接时。然而，在真实的大脑中，碰撞不仅仅是每一种神经突的整体现实，我们可以想象它是神经元本身的主要关注点，也是它们采取独特形式的原因。如果脉冲在碰撞时湮灭，就像标准理论所规定的那样，那么在梦幻岛，一切似乎都还好。但如果它们没有湮灭——也就是说它们相互穿过并继续存在——那么我们不仅在神经元的结构如何与其活动相关的问题上误导了自己，而且更令人担忧的是，我们在脉冲本身的基本性质上也被误导了。
1949年，takaki一治研究了支配蟾蜍缝匠肌的有髓神经运动纤维的碰撞。至少在他的特殊条件下，他的结论是峰值得到annhilated。田崎过去是，现在仍然是就像卡哈尔之于神经解剖学一样。换句话说，他就是那个有计划的人。如果Tasaki发现这些刺钉不能相互穿透，那对我来说就足够了，事实上这对神经科学接下来的半个世纪来说也足够了。
之所以没有人进一步质疑这些发现，是因为霍金-赫胥黎(HH)理论及其描述的不应期完全解释了观察到的行为。不应期，我们应该提到，已经明确描述了许多实验性神经制剂。对于那些熟悉HH理论的人来说，不应期(本质上是蛋白质的弛豫过程)包含在蛋白质电导的参数化中。在当时，把动作电位比作正在燃烧的火药引信是很有吸引力的。在这种观点下恢复最快的轴突需要有限的时间来补充。如果峰值产生得太快，或者从相反的方向穿透，它们就会在两边遇到不可激活通道的尾流。
但田崎并没有买整颗药，就这一点而言该模式的创始人也不知道。Tasaki拒绝认为不应期是穗蚀的解释。他的分析是，在碰撞过程中，神经内外的机电事件会相互抵消，从而无法满足再生脉冲的条件。1982年，他开始探索这到底意味着什么通过观察机械的反应乌贼轴突碰撞脉冲。
Taski发现机械脉冲在碰撞点被修改了，但他没有完全检查湮灭本身的细节。显然，没有其他研究可以复制1949年的实验。要证明毁灭情景是假的，实际上只需要证明有足够的例外，足够到不再有“一般情况”。来自哥本哈根尼尔斯·玻尔研究所的托马斯·海姆伯格(Thomas Heimburg)最近已经做到了这一点。Heimburg用一种简单的蠕虫轴突制备方法，在两端刺激后对峰值进行计时和测量，证明脉冲在碰撞中仍然存在。
这里有一个警告。在地龙蚓的腹索中，巨大的“轴突”和其上的脉冲不是任何单个神经元的范围，而是由六个间隙连接的节段形成的集合体神经元把它编织在一起。换句话说，每个2毫秒长的脉冲实际上比组成轴突的每个1毫米长的神经元的整个空间范围要长一点。由于这些原因，在更传统的轴突上演示碰撞效应就显得尤为重要。为了达到这个目的，实验在美洲大龙虾(Homarus americanus)中重复进行，每个腹侧脊髓的内侧巨大轴突都由单个神经元构建。
海姆伯格最近把他在Arxiv服务器上的新论文发给我审阅。它现在也即将到来物理评论X．在这篇论文中，他报告说脉冲的速度和形状在实验碰撞中没有改变。非线性流体动力学模拟结果表明，类孤子脉冲应该只产生最小的噪声，这与这些观测结果一致，但与HH模型的不应期消蚀尖峰不一致。在不同类型的轴突中，在尖刺中传递的能量可以与不同的振幅和速度相关联。在这些研究中使用的无脊椎动物轴突被认为是有髓鞘的，但它们的脉冲传播速度远低于哺乳动物轴突100米/秒的最高速度限制。
我们没有理由假定，大自然规定了速度和激活阈值在两个方向上是相同的，在任何给定轴突的两端也是一样的。此外，如果神经直径变化，我们可能会预期这些可观察到的变化显著。其他研究人员已经表明，刺突可以而且确实存在沿着轴突向下传播从突触到细胞体是它们日常生活的一部分。事实上，这些怀疑都是海姆伯格注意到的效应之一，因为反向脉冲的速度比正向脉冲略慢。我问他，是否认为较大的轴突可能通过不重叠的区域，从而支持同时双向穿透脉冲。他的模型没有明确地假设或预测脉冲产生或其他特性的任何半径依赖性。他指出，膜畴比脉冲小得多，任何不均匀性都应该是平均的。无论如何，对于脉冲速度的任何严格的半径依赖性的实验证据还远远不够明确。
许多神经科学家都把神经元归类为谷氨酸能或多巴胺能，而海姆伯格可能把它们都归类为“孤能”。这意味着它们都在脂质界面上以孤立声波的形式传播脉冲。在许多无形的因素中，建立任何新的教条通常都需要以多种令人信服的方式进行论证。一个很好的下一步可能是在鱼的典型毛特纳细胞介导的c启动反射中观察这些现象。特征良好的毛瑟细胞在鱼的大脑中到处传播它的影响，它产生的深思熟虑的尖刺考虑到不同的电磁和ephaptic影响。此外，这些弥漫性细胞的神经突毫无疑问地在彼此几乎隔绝的情况下进行局部对话，但在需要时似乎能够按需保持安静，以承载更重要的生物体问题。
在这样的设置中，向不同区域和方向发送峰值的差异是巨大的。理解这些神经突信息处理的潜在限制或过剩是至关重要的。
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