Nature告诉我们什么叫完美平衡：大脑如何微调其灵敏度

对环境的敏感感知对于指导我们的行为至关重要。然而，大脑神经回路对刺激的过度敏感反应可能导致神经发育障碍，如癫痫。巴塞尔大学的研究人员在《自然》杂志上报告了小鼠大脑中的神经网络是如何微调的。

　　

对环境的敏感感知对于指导我们的行为至关重要。然而，大脑神经回路对刺激的过度敏感反应可能导致神经发育障碍，如癫痫。巴塞尔大学的研究人员在Nature杂志上发表了大脑中的神经网络是如何微调的新发现。

我们经常受到各种各样的感官刺激，从大声的噪音到耳语。为了有效地处理这些不同的刺激强度，大脑需要在其反应性中取得平衡。过度敏感会引起神经细胞对刺激的过度激活，从而导致癫痫发作。相反，敏感度不足导致感知和辨别刺激的能力下降。

但是，大脑是如何做到既高度敏感又不过度活跃的呢?

“关键在于保持神经兴奋和抑制之间的平衡，在小鼠模型中，我们现在已经发现了如何维持这种平衡以确保稳定的大脑功能。”巴塞尔大学生物中心的Peter Scheiffele教授解释说。

这项研究特别关注新皮层，这是一个负责感知和一系列复杂功能(如学习)的大脑区域。

我们的大脑由数十亿个相互连接的神经细胞组成，这些细胞通过所谓的突触相互作用，处理声音、触觉和视觉等感官刺激。当兴奋性神经元传递输入信号时，抑制性神经元控制信息流的时间和强度。这种内部控制系统确保神经系统对刺激作出适当的反应。

神经网络过度激活及其与癫痫的联系

神经元能够检测到神经网络活动的升高，并随后降低系统对刺激的敏感性。但是人们对细胞在分子水平上是如何被引导的却知之甚少。

第一作者 Zeynep Okur 博士说：“我们现在已经发现高度激活的兴奋性神经元释放一种叫做BMP2的蛋白质，BMP2向抑制性神经元发出信号，启动导致新突触形成的遗传程序。”这些额外的突触增加了抑制性神经元的影响，抑制了网络活动。

这种反馈机制对于调节神经元网络的敏感性，防止过度激活，从而防止对刺激的过度反应至关重要。

“关闭抑制神经元中bmp2诱导的遗传程序会引发小鼠癫痫发作，但只有当它们变老时才会这样，因此，这一过程与皮层网络的长期适应有关。

治疗神经发育障碍的新方法

BMP2信号通路因其在早期大脑发育，特别是神经细胞分化中的作用而闻名。“我们已经能够证明，这条通路被重新用于稳定成人大脑中的神经回路，”Scheiffele强调说。这对成年后的大脑可塑性起着重要作用——这是学习和记忆的基础。

Scheiffele总结道：“我们现在在分子水平上理解神经网络是如何平衡兴奋和抑制的，通过我们的工作，我们正在扩大治疗癫痫和其他神经发育障碍的选择范围。”有针对性的干预BMP2信号通路可以帮助微调和重新调整大脑的敏感性。