Science颠覆神经系统传递的认知，提出神经网络结构的根本性差异

发表在《科学》杂志上的一篇新文章提出了神经网络结构的根本差异，这挑战了我们之前对神经系统进化及其传递信息方式的理解。

　　

   

   

2023年4月21日《科学》杂志封面

利用先进的技术，由牛津布鲁克斯大学Pawel Burkhardt领导的一个科学家团队，揭示了栉水母的神经系统连通性，栉水母是最古老的动物谱系之一。通过3D电子显微镜从神经网络中重建神经元，他们发现了一个非凡的结构：一个连续的神经网络。这些发现挑战了我们对神经系统及其进化的理解。

改变神经生物学理论

自从19世纪^th世纪Santiago Ramón y Cajal 和Fridtjof Nansen的研究以来，神经生物学研究是通过神经元学说的视角来解释的。该理论认为神经系统是由离散的单个细胞组成的。

Camillo Golgi挑战了这一理论，提出神经系统内的神经元是作为一个连续的网络连接的观点。Cajal和Golgi 因其非凡的发现在1906年分享了诺贝尔奖，不过他们在整个职业生涯中都是激烈的竞争对手。

Cajal的理论最终被证明是正确的，通过20世纪50年代电子显微镜的发明，发现了神经元连接，即所谓的突触，从而推翻了Golgi 的理论。而最新这些发现现在证明Golgi 也是对的！

栉水母门动物

栉水母Ctenophores，是一种迷人的生物，已经在世界海洋中生活了大约6亿年。当第一批动物进化时，栉水母就是地球上最早的动物谱系之一。在神经元和神经系统的早期进化中，可能建立了多种形成神经系统的方法。

先前不少科学家尝试描述栉水母神经系统连接，但都被证明失败了，因为这种生物非常脆弱，研究它们的解剖结构非常具有挑战性。

新技术的应用

Pawel Burkhardt与3D电子显微镜专家Maike Kittelmann合作，得出了一个重要的观察结果，即栉水母神经网络中的单个神经元通过将其神经元过程(也称为neurites)相互融合而形成了一个小网络。

为了探索这种不规则性，Pawel和Maike收集了一个更大的3D数据集。

“在牛津布鲁克斯大学的生物成像中心，我们有一台串行块面（Serial Block Face）扫描电子显微镜(SEM)，可以自动收集一个动物的数百张图像。我们现在拥有的一个数据集包括五个神经网络神经元和它们广泛分支的神经突。”重建这些细胞揭示了一个非凡的结构:它们形成了一个连续的神经网络。

Burkhardt说:“我们发现栉水母的神经网络与刺胞动物和其他动物的神经网络存在根本性的差异。”

“这非常令人兴奋。有人可能会说：这是一个神经系统吗?”尽管其结构独特，但栉水母神经网络显示出神经系统的关键特征，如神经肽和产生膜电位的离子通道。

这些发现意味着什么?

栉水母神经网络的特征有可能为神经系统的进化起源提供关键信息。通过揭示栉水母神经元独特而不寻常的运作原理，研究小组提供了一种思考神经系统结构的新方法，从而为比较神经科学研究的新时期铺平了道路。

文章标题

Syncytial nerve net in a ctenophore adds insights on the evolution of nervous systems