《自然》（Nature）雜志刊登了一項來自倫敦大學(xué)學(xué)院與北卡羅來納大學(xué)教堂山分校的科學(xué)家的研究結(jié)果，該結(jié)果首次證實：樹突所做的不僅僅是將信息從一個神經(jīng)元傳遞給另一個，它們還積極地處理信息，擴大了大腦的計算能力。研究人員表示，大腦的處理能力仿佛一下子比原來認為的要大了很多。
 

    這項新發(fā)現(xiàn)有可能改變科學(xué)家們思考長期存在的、大腦中神經(jīng)回路功能機制科學(xué)模型的方式，并幫助研究人員更好地理解神經(jīng)系統(tǒng)疾病。

    研究人員表示，想象一下，你正在逆向操控一種外來技術(shù)，你本以為只是簡單的接線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它是計算信息的晶體管。新研究發(fā)現(xiàn)就是這樣。其意義想想都是激動人心的。”

    軸突是神經(jīng)元通常產(chǎn)生電尖峰脈沖的結(jié)構(gòu)，而有許多支持軸突尖峰脈沖的分子也存在于樹突中。以往的研究曾用解剖腦組織證實了樹突可以利用這些分子來自身產(chǎn)生尖峰脈沖，但卻并不清楚正常的大腦活動是否與這些樹突尖峰脈沖有關(guān)。例如，樹突尖峰脈沖是否影響了我們?nèi)绾慰创挛铮?br />
    而這項研究給出的答案是肯定的。樹突有效地發(fā)揮微型神經(jīng)計算機（Mini-NeuralComputer）作用，積極地處理了神經(jīng)元輸入信號。

    直接證明這一點花費了數(shù)年的時間，經(jīng)歷了一系列復(fù)雜的實驗，研究人員利用膜片鉗電生理學(xué)將一個裝滿生理溶液的顯微玻璃吸管電極，與小鼠大腦中的一個神經(jīng)元樹突連接起來。起初的想法是直接“聽取”電信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。

    研究人員表示，將吸管與一個樹突連接起來，在技術(shù)上是一個巨大的挑戰(zhàn)。你不能從任何方向接近樹突，你也看不到樹突。因此你不得不摸索著做這件事。這就像釣魚，你能看見的也就是魚的電蹤跡。并且你不能使用魚餌。你所能做的就是盡力去找到它，看看你是否能夠偶然碰到樹突。但大部分時間你都不能做到。

    此后，科學(xué)家轉(zhuǎn)而建立了雙光子顯微鏡系統(tǒng)，使得事情變得較為容易。

    在這一吸管連接上樹突之后，研究人員獲取了麻醉和清醒小鼠大腦內(nèi)個別樹突的電記錄。研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)小鼠看到一臺計算機屏幕上的視覺刺激時，樹突中有一種不同尋常的電信號模式。

    研究人員隨后證實，這種樹突電脈沖依賴于視覺刺激選擇性發(fā)生，表明樹突處理了動物正看到的事物的信息。

    為了提供研究發(fā)現(xiàn)的視覺證據(jù)，研究人員用鈣染料填充神經(jīng)元，提供了尖峰脈沖的光學(xué)讀值。結(jié)果顯示樹突發(fā)射了尖峰脈沖，而神經(jīng)元的其他部分則沒有，表明這些尖峰脈沖是樹突內(nèi)局部處理信息的結(jié)果。

    此后，科學(xué)家構(gòu)建出了一個神經(jīng)元生物物理、數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)了一些已知的機制有可能支持了電記錄的樹突尖峰脈沖，進一步驗證了對這一數(shù)據(jù)的解讀。

    研究人員指出，所有的數(shù)據(jù)都指向了同樣的結(jié)果。樹突不是感覺驅(qū)動輸入信號的被動整合器；它們似乎還是一個計算部件。科學(xué)家計劃進一步深入探討這一新發(fā)現(xiàn)的樹突功能有可能在大腦回路，尤其是在Timothy綜合征這樣的樹突信號整合出錯的疾病中發(fā)揮何種作用。