[生物通訊]耶魯大學研究人員發表在同一期美國《國家科學院學報》（Proceedings of the National Academy of Sciences,PNAs)上的兩篇文章為如何測定神經元（即腦細胞）執行感知或認知任務時所消耗的能量提供了新思路。

    研究人員利用一個大鼠模型評估了神經元所做的工作以及神經元完成這些工作所消耗的能量。然后研究人員又改變了大腦一個特殊區域神經元的工作量來觀察神經元的能量消耗發生怎樣的變化。

    “這是我們首次證明，神經元的工作量與它們需要消耗的能量是成正比的。因此，只要你測量神經元消耗的能量就能夠直接反映這個神經元所做的工作�！蔽恼碌耐ㄓ嵶髡�、耶魯大學醫學院的診斷放射線學助教Fahmeed Hyder解釋說�！斑@些都是神經科學領域十分重要的問題，在大腦成像技術的輔助下，這些研究結果也有助于未來某些大腦疾病新療法的產生�！�

    大腦中的神經元負責將一個個電信號迅速從一個區域發送至另一區域�？茖W家通過測量神經元發送信號的速度來估測細胞間是如何進行通訊也就是信號轉導的。因此，一個相對可靠的神經元工作測量數據，可以反映出它們發送信號的速度。神經科學家們對于揭開神經元接受一件特殊任務時在所在區域究竟如何活動的謎團一直很有興趣。

    通過一種校準的功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging ，fMRI)技術來測量局部能量消耗，Hyder 和他的同事可以很好地估計神經元正常情況下在大腦感知區域的工作。為顯示大腦的哪些區域在接受特殊任務時出現活動增加的現象，從靜止（起始）階段開始拍攝下fMRI 圖像，然后通過圖像找出執行任務時發生的變化已成為神經科學家們普遍采用的一種策略。由于局部神經元在執行任務階段所承擔的工作量與靜止階段所承擔的工作量不同，因而這項技術有助于通過圖像分析定位執行與這一任務有關的功能的神經元回路。

    Hyder說，這種方法假設在起始階段，大腦局部區域神經元發送電信號是任意的，因此對于信號譯碼幾乎沒什么作用�！蔽覀儼l現這個假設要冒很大的風險，因為當神經元執行任務時，它們并沒有在浪費能量�！八�說�！彼鼈兙�確使用所需的能量來完成任務。如果它們獲得的能量少了，它們就不能分派到必需的任務。神經元消耗的能量多少完全是與它們所要做的工作匹配的�！�

    Hyder表示，這些發現最終將完全改變神經科學家對fMRI 分析數據的看法�！叭绻�他們看到的這些差異都是來自起始階段的，那么他們就忽視了大腦執行功能所需的總工作量中的一個重要部分。

    在我們的動物實驗中，即使我們很好地控制了實驗條件，大腦同一區域的起始階段仍然會有一些輕微變化，而靜止階段大腦神經元的變化并不能完全反映它們所消耗的能量多少。只有神經元消耗的總能量才能反映一個大腦區域的總活性。

    參與這項研究的其他研究人員還包括耶魯大學的醫學研究生Arien Smith；神經學助教Hal Blumenfeld；精神病學研究員Kevin Behar‘診斷放射線學副教授Douglas Rothman；以及診斷放射線學教授Robert Shulman。

消息來源：耶魯大學

生物通摘譯自BIO.COM