大脑中的保镖

　　

海马是大脑中的一个区域，它包含许多神经元，帮助我们在空间中导航。这个区域的绰号是：大脑GPS。

大脑皮层的高级区域将信息包发送到海马以产生定位信号。然而，并非所有的软件包都包含相关信息。因此，海马体需要一个合适的保镖来选择传入的信号。这种把关者可能是颗粒细胞，一种位于海马回路入口的神经元。

识别正确的单元格

奥地利科学技术学院（IST）教授Peter Jonas、Xiaomin Zhang和Alois Schlögl开始研究颗粒细胞中的神经元信号。然而，主要的问题是细胞识别。过去，专家们不能保证他们能正确识别细胞。这篇论文的第一作者Xiaomin Zhang说：“由于这一区域密集分布着各种类型的神经元，因此要识别我们感兴趣的颗粒细胞在技术上是很有挑战性的。”。这使得很难区分颗粒细胞和位于同一区域的其他类型神经元的活动。此外，颗粒细胞通常表现出非常稀疏的活动，尽管它们数量巨大。因此，其他具有较高活性水平的细胞类型可能会占据主导地位。

海马的看门人

为了记录颗粒细胞的输入和输出信号，科学家们开发了一种新的记录技术和机器学习算法来解码这些信号。为了明确识别神经元，在记录过程中，细胞内充满了示踪剂。他们总共记录了近百个颗粒细胞，产生了一个描述这种重要细胞活动的大数据集。他们发现大多数神经元接收空间信息。然而，只有少数神经元将这种空间信息传递给海马的其他部分。因此，颗粒细胞似乎确实起到了看门人的作用。

空间信息处理

然而，颗粒细胞不仅选择信息，而且似乎参与信息处理。研究小组发现，颗粒细胞的输入范围很广，但输出的选择性要高得多。上游皮质区神经元通常是网格细胞，在环境的多个位置产生活动。相反，海马下游区域的神经元是典型的位置细胞，它们只在一个单一的位置发射。新的研究表明颗粒细胞参与了这种转化。“简言之，我们可以把颗粒细胞看作是一个将一种神经元语言翻译成另一种语言的单位，”作者写道。

为未来节省计算能力

大多数颗粒细胞接收空间信息，但只有5%产生空间输出。Xiaomin Zhang解释道：“尤其是结构更发达的神经元是活跃的，而结构不太成熟的神经元却保持沉默。”这种独特的设计，其中很大一部分细胞没有直接用于信息处理，这又有什么功能意义呢？科学家们认为海马保留了大部分的颗粒细胞以备将来的转换和储存过程。

这项新工作突出了单细胞记录技术的力量。”我们的研究提供了有关大脑GPS内部工作原理和潜在单神经元计算的信息，”Peter Jonas教授总结道。

原文检索：Selective Routing of Spatial Information Flow from Input to Output in Hippocampal Granule Cells

（生物通：伍松）