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大脑的记忆能力是以前的十倍

Salk的研究人员和合作者已经对神经连接的大小取得了重要的洞察力,使大脑的记忆能力远远高于一般的估计。这项新工作还回答了一个长期的问题,即大脑如何高效节能,并可以帮助工程师构建功能强大但又节能的计算机。

“这是神经科学领域的一个真正的重磅炸弹,” Salk教授兼该论文的资深合著者Terry Sejnowski说,该论文发表在eLife上。“我们发现了解锁设计原理的关键,该原理是海马神经元如何以低能量但具有很高的计算能力运行的。我们对大脑记忆能力的新测量将保守估计提高了10倍,至少达到了PB级。万维网。”

我们的记忆和思想是大脑中电子和化学活动模式的结果。当我们的神经元在突触处相互作用时,活动的关键部分发生,其中一个神经元的轴突连接到另一个神经突的树突,信号通过神经递质穿过突触。每个神经元可以与数千个其他神经元具有数千个突触。

“当我们首先从海马的单个红细胞大小重建每个树突,轴突,神经胶质突触和突触时,突触之间的复杂性和多样性使我们有些困惑,”共同前辈克里斯汀·哈里斯(Kristen Harris)说。该著作的作者和德克萨斯大学奥斯汀分校的神经科学教授。“虽然我希望从这些详细的重建过程中了解关于大脑如何组织的基本原理,但我对这份报告的分析所获得的精确度感到惊讶。”

尽管突触功能障碍会导致一系列神经系统疾病,但它们仍然是一个谜。较大的突触(具有更大的表面积和神经递质的囊泡)更强,因此它们比中小型突触更有可能激活周围的神经元。

Salk小组在对大鼠海马组织(大脑的记忆中心)进行3D重建时,发现了一些不寻常的现象。在某些情况下,来自一个神经元的单个轴突形成两个突触,延伸至第二神经元的单个树突,这表明第一个神经元似乎正在向接收神经元发送重复的消息。

起初,研究人员对这种双重性并没有多大考虑,这种双重性大约发生在海马体中的时间占10%。但是,Salk研究人员汤姆·巴托尔(Tom Bartol)有一个主意:如果他们能够测量两个非常相似的突触之间的差异,那么他们可能会深入了解突触的大小,迄今为止,突触的大小在该领域仅被归类为中小型和大。

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