科学家们已经建立了一个人造人脑细胞

万博亚洲体育前沿细胞神经科学:人类神经元的有史以来最先进的数字化复制品表明,人类大脑是独一无二的 - 到他们的积木一路。

该模型表明,人类神经元在整合、处理和存储信息方面的能力从根本上更强大。

有史以来人类神经元的最先进的数字副本显示,人类大脑是独一无二的 - 到他们的积木一路。

- 马修在此之前,前沿科学作家万博亚洲体育

人的最真实的模拟细胞迄今为止提供新的见解我们独特的智力。出版于万博亚洲体育在细胞神经科学前沿在美国,这个模型是第一个将“金字塔形”神经元精细的结构和功能特征整合到一起的模型。“金字塔形”神经元是哺乳动物大脑的主要电路构建者。这些数字神经元揭示了人类和啮齿类动物大脑之间的根本差异,这有助于解释我们增强的思维能力记忆功率。

人脑组织是非常来之不易的研究 - 这样最神经学家研究小鼠或大鼠的大脑。

关于哺乳动物的大脑如何在细胞和回路水平上工作,我们已经了解了大量的这种方法,但只有啮齿类动物——或任何其他物种——无法完成我们对自我理解的追求,这也是为什么我们是人类的原因。尤其是在新大脑皮层方面。


人类大脑皮质锥体神经元:从棘通过模型钉鞋
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人脑的高级认知功能通常归因于这一最近发展结构:其标志性的折面。的人和啮齿动物的大脑的比较示出了,人的大脑皮层有一千倍的神经细胞,与每单元多的神经元连接厚50%,并且它的主要计算积木或“微芯片” - 锥体神经元 - 都较大。这是纯粹的大小的问题,或者可能我们的神经元也是不同的其他方式?

“要真正了解我们自己的大脑作品和“是什么让我们人类,有必要研究在细胞的细粒度级别的人的大脑和连接它们并与其他细胞 - 突触”主张伊詹塞格夫教授耶路撒冷,以色列希伯来大学。“但是,这是非常具有挑战性的,因为道德和技术的限制。”

现在,由于少数人脑组织捐助者和塞格夫的合作者的多学科团队的巧思的慷慨,新的解决方案正在形成 - 一次一个神经元。

“为了克服这些限制,我们建立了人类大脑皮层锥体细胞的逼真的3D工作的计算机模型,并确定是什么让他们独特。

通过与新鲜手术活检和固定尸检组织观察到真正的人类神经元的详细的功能赋予虚拟细胞,研究人员能够填补这些难得的实验数据留下的空白。

“以前的实验工作已确定在人类和啮齿类动物的锥体神经元之间的几个的解剖和生理上的差异,”塞格夫说。

例如,树突 - 从其它神经细胞接收输入神经元的一部分 - 被更强烈支在人类和啮齿类动物中相比〜万他们收到更多的突触,约30,000,每细胞。人类锥体神经元也具有低得多的比电容相比啮齿类动物的,这意味着它们产生电信号更容易和更快,更有效地发送它们。

“人类大脑皮层的锥体神经元我们新的详细数字模型是有史以来第一次整合这些不同的解剖和生理功能 - 使我们能够识别人类神经元的几个新特性 - 并使用先进的计算工具来分析其功能意义。

新的特性揭示这些计算机模型有助于解释人类的锥体神经元如何处理他们的效率尤其是大量的突触输入,通过其较低的膜电容和更强大的突触输入辅助相比,啮齿类动物的神经元。

“人类皮层细胞具有独特的膜特性,具有更有效的兴奋性突触,以弥补其高度分枝和拉长的树突状树,以及强大的局部树突状非线性;这些特性共同提高了它们的计算能力。”

换句话说,当树突同时接收到多个信号时,它并不是简单地把这些信号加在一起发送到细胞体上——而是在神经元内的信号整合上增加了另一个计算步骤。


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“这表明,人类的神经元不只是一个伸出来的各啮齿类动物的神经元的版本,但他们是从根本上更加强大在他们的整合能力,处理和存储信息。”

从模型中出现的一个关键的预测是,信息存储容量,或记忆,人类锥体神经元比那些老鼠高出近四倍。这是因为人体细胞不仅具有比各自的啮齿动物细胞周围的三倍多突触,而且还可以支持几乎翻番的同时,独立的“本地树突尖峰”的数 - 的电压信号,使突触输入从枝蔓传达在细胞体。在人树突这多站点本地信号的处理也有助于解释这些细胞的增强的计算能力。

Segev警告说:“我们的模型仍然是建立在一些假设的基础上的——我们需要更多的数据来完全模拟人类神经元以及它们形成的皮层回路。”“最终,如果我们想了解是什么让我们成为人类,我们将需要建立整个人类大脑的详细模型,包括它的不同神经元类型。”

该研究作为今后努力理解人类的神经元,这可能有助于改善治疗脑疾病的基线参考。该模型还可以帮助研究人员开发大脑,激发学习机,开发人工智能。

“人类的大脑是一种先进的技术,具有独特的能力,”塞格夫说。“在未来十年,我们将看到世界各地越来越多的精力去了解在当地电路级的人的大脑。现在我们开始了解什么我们从其他物种分离的细胞水平的细节 - 探索这种理解如何应用开发特定的人的大脑的药物和人脑启发技术。这些都是大脑研究和人类的一般高度激动人心的时刻!”


来源文章:人类大脑皮质锥体神经元:从棘通过模型钉鞋

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科学家12个评论已经建立了一个人造人脑细胞

  1. 我非常感兴趣在这一领域的研究。请让我了解。

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  2. 每个人的大脑是在它的独有的内容!Anologous到电脑!

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  3. 感谢您对这个惊人的文章

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  4. 很不错的文章,这让我觉得这个地方去技术

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  5. 真是丰富的职位,请让我用这样的文章更新

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