此问题欢迎所有神经科学与脑科学等相关学科专业的朋友回答,谢谢大家!

向大家提一个问题,我本人仅凭教材上的知识无法获得答案,故向您请教,望逐字阅读并详细回答一下
(特此声明:我是学文科的,但是各位回答时不必考虑我一下子能否理解懂,专业术语及内容该用就用,您愿意解释就解释。不愿解释,我自己可以通过相关课程配合教材等等等等方式逐渐系统深入的学习了解,在这方面不麻烦大家。回答以内容全面、深入为优先,谢谢。另外,有时间再回答即可,以免让各位一次写过于大量的东西​)。

(1)神经元的放电活动到底是否为自主的?【我看到教科书上的讲脑电活动的部分列举了以下两种学说,书上讲这一问题尚未完全解决,主要学说有以下两种(但没讲到哪个学说是目前在相关范畴内得到了有代表性的多数人的普遍共识):神经元固有节律性放电假说(此学说在反例实验出现前有许多实验也支持这一学说)和神经元反馈回路假说。后者的提出是因为前者出现了一个反例实验,这个实验是一位叫Burns的科学家在1951年做的,就是将一群神经细胞在保持血液循环的情况下,分开与其他所有神经组织的联系,结果这群神经细胞的自发放电停止,如果给予刺激则可引起持续一定时间的放电活动。书上原话说“表明脑组织的所谓的自发的放电活动乃是受到某种刺激的结果,并非其本身固有的节律性活动。因此又提出了如下学说。”所谓的“如下学说”即“神经元反馈回路假说”。但我在看其他脑电活动的课件时,都有对“自发电位”和“诱导电位”的讲解,这与前面教科书所讲的内容以及很多实验论文的内容(诸如“XXX对离体XX脑片自发性放电活动的影响​”)一对照,让我感觉这些内容相互之间有冲突,一时解决不了,故有此问】

(2)很多实验论文(诸如“XXX对离体XX脑片自发性放电活动的影响”)都有离体的脑的组成部分放电的情况的内容(不知道是否经过了刺激,您若了解可告诉)。那么,离体的脑的组成部分仍拥有电活动是否说明离体的脑的组成部分仍有功能(或者“离体的脑的组成部分仍在运行”)?

【举个例子来说明此问题:比如在保持血液循环的前提下,分离枕叶与其他一切神经细胞的联系,如果使其具有电活动(可以通过刺激等等等等方法),那么是否表明此时这个人仍产生了视觉?(文中的“枕叶”可以随意替换,下至单个神经细胞,上至端脑、间脑、小脑、中脑、脑桥、延髓这种结构乃至整个脑都可以;“视觉”随所分离的东西的变化而变为相应的内容)】

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1个答案
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鬼谷藏龙神经科学博士生

2016-12-11 13:34

谢谢阁下赏识,我试着一个一个来回答吧

(1)神经元的种类非常多,时至今日也没有一个确切地分类方法。不同种类的神经元具有不同的发放模式。比如说像脊髓的运动神经元一定是在有上游神经信号输入的时候才会发放,平时几乎总是处于沉没状态。而像小脑当中浦肯野细胞则是处于不断高频自发放的状态,当上游信号传入的时候,它可能会增加发放频率也可能会减少发放频率,但是发放一般不会完全停止。而像视网膜当中一些谷氨酰能神经元则是平时一直自发放,一旦接收到上游信号就停止发放。(这是比较主流的看法,也有一些人认为这些结果有问题,下面再单独说)

而神经元传递神经信号也不一定要有发放,比如说刚才说的视网膜谷氨酰能神经元就是不发放的时候会给下游神经传递信号。除了发放以外,神经传递信号也可以通过改变发放频率、膜电位改变(如local potential field)或者直接分泌小分子(近距离的叫神经递质,远距离的叫神经调质,全身性的一般归类为激素)来实现,这也是我们迄今为止都难以直接解读神经信号的原因之一。

在历史上,因为不同的人做实验的时候,分离、培养、检测神经元等方法不同,会导致最终记录到的神经元种类并不相同(或者神经元状态不同)的情况,因此不同的文献得到不同的结果也是很正常的。现在我们一般在非创新性的检测中,对分离培养检测神经元的方法都有严格的规范,但即便如此有时候还是会因为这类问题而出现与先前研究不同的结果。

当然,现在神经元到底怎么发放其实还并非完全没有争议,也有人认为神经不会完全自发放,检测到的自发放是因为培养条件不好,导致神经活动异常,或是检测方法本身刺激到了神经等等。尽管现在检测手段已经越来越完善了,但是毕竟精确到单个细胞的检测手段不太可能对细胞毫无影响,所以这类理论还有一席之地。

(2)离体脑组织确实有电活动。当然,你可以认为脑组织存活条件苛刻,离体培养肯定会导致很多问题,更何况我们一般为了让氧气更容易渗入脑组织内,通常离体培养的还都是脑切片。

不过,一般来说神经科学界还是认可离体脑片的电生理数据的,而且一般也认为离体脑切片在短时间内神经活动模式和体内时相似。

至于功能,这个就比较模糊了,毕竟神经要表现出功能很大程度上都依赖于完整的神经结构,而且我们要检测神经功能,最终也要落实到这个动物的运动和感觉上,所以离体的脑组织还有多少功能还真是不太容易说清。我不确定有没有这方面的研究。

(3)我们现在所说的脑区,很大程度上是出于解剖学叙述而人为划分出来的,脑区和功能有一定的对应关系,但是没有任何脑区的功能是完全单纯的,也没有任何一种感觉是只需要少数几个脑区活动就可以实现的。此外,现有的神经刺激手段还不可能对大范围的细胞实现单细胞级精确操控,更重要的是,神经信号多种多样,单一维度(比如电)也不可能实现完美模拟。所以你举例的那个问题我想还是需要等技术得到进一步突破之后才能解答了。


如今神经科学进展神速,而在下对神经科学了解有限,有些地方或许说得并不准确或者知识有所滞后,如果有谁了解,还请不吝交流。


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