加州大學圣迭戈醫(yī)學院的科學家們，發(fā)現(xiàn)了大腦維持內(nèi)部平衡的一個基礎機制，這一成果于六月二十二日提前發(fā)表在Nature雜志的網(wǎng)站上。

大腦中的神經(jīng)元會收到大量來自興奮神經(jīng)元的刺激信號，同時也會收到抑制神經(jīng)元發(fā)送的信號。研究人員指出， 對于接收信號的單個神經(jīng)元而言，這兩種信號的總量需要保持一個恒定的比例，即E/I比。

研究顯示，在小鼠大腦皮層的神經(jīng)元中，給定時間的E/I比是一個常數(shù)。由于哺乳動物的大腦基礎結(jié)構(gòu)在種屬之間高度保守，很可能人類大腦也存在著這樣的情況。

“大腦中的神經(jīng)元同時受到剎車和加速裝置的控制，”文章的共同作者，Massimo Scanziani教授說。“也就是說，你不可能純粹通過興奮性神經(jīng)元或抑制性神經(jīng)元來進行刺激。”

“興奮性信號和抑制性信號處于一場拉鋸戰(zhàn)中，這雖然看起來很奇怪，但實際上卻非常巧妙。在此基礎上，大腦能夠極其微妙地控制神經(jīng)元對刺激的應答。”Scanziani說。舉例來說，刺激和抑制一直彼此關聯(lián)，就可以避免神經(jīng)元出現(xiàn)永久性活化或沉默（抑制）。

研究人員通過實驗揭示了，大腦維持E/I比的具體機制。他們發(fā)現(xiàn)，這種調(diào)控是由抑制性神經(jīng)元執(zhí)行的，抑制性神經(jīng)元會根據(jù)興奮性刺激，適當?shù)卦鰪娀蛳魅?/span>抑制性突觸。突觸是兩個神經(jīng)元之間的連接處，信號在此處被放大的程度就是突觸強度。

“我們的研究顯示，抑制性神經(jīng)元是大腦中的主要調(diào)控者，負責確保抑制性突觸與細胞收到的興奮性刺激相匹配，”Scanziani解釋道。舉例來說，如果一個神經(jīng)細胞收到的興奮性刺激加倍了，那么在幾天內(nèi)抑制性突觸的強度也會隨之翻番。

研究人員認為，自閉癥、癲癇和精神分裂癥等神經(jīng)疾病都與大腦保持理想E/I比的能力有關。此外，帕金森癥、亨廷頓舞蹈病等一些神經(jīng)退行性疾病，也很可能與E/I平衡發(fā)生改變有關。

“E/I平衡被打破，會完全改變我們對世界的感知，”Scanziani說。“我們將無法正確調(diào)節(jié)和適應日常生活中的各種刺激。E/I失衡最容易在社交互動中引起注意，因為社交活動需要特別微妙的神經(jīng)元調(diào)節(jié)。”

研究的第一作者Minghan Xue指出，“現(xiàn)在我們知道了正常到腦調(diào)控E/I平衡的具體機制，可以著手解決疾病狀態(tài)中出現(xiàn)的相關問題，為通過治療手段恢復大腦平衡奠定基礎。”