小柯生命报导
上海时间2020年8月6日晚，法国科学与技术研究所（IST,）的科研团队在《神经元》上发表论文，发觉海马齿状回的神经元可以过滤而且放大空间信息。
转租车司机怎么在纷繁复杂的大道小巷保持精准的方向感？这离不开脑部中一个很非常的脑区，海马—大脑的定位系统（GPS）。
为了更深入地了解这个脑区的功能，IST的研究人员通过深入研究大鼠脑部GPS系统里单个神经元，发觉海马齿状回的颗粒细胞(cell)可以过滤并放大其接收的空间信息。
海马的主要功能是帮助我们在现实生活中导航，也为此而得名：脑部的GPS。海马可分为齿状回细胞膜片，CA3，CA2和CA1四个区域。
海马从上级神经元接收大量的信息，而这种信息只有一部份是与空间相关的，海马须要筛选出与空间相关的有用信息并传输给下游脑区。
因而海马须要一个敬业的看门人。这个看门人的角色很可能由海马齿状回的颗粒细胞所承当，由于这类细胞是海马接收上游信息的第一站。
怎样确定颗粒细胞
IST研究人员PeterJonas院士，张晓敏以及Alois旨在于研究颗粒细胞的联通号。并且，这个任务确实极具挑战。
原本的好多研究表明，好多领域内的专家都不能百分之百确保她们记录的联通号是来自颗粒细胞。
“因为齿状回集聚了多种不同种类的神经元，但是她们是极其紧凑的集聚在一起，所以很难确保所记录的联通号一定是来自颗粒细胞。”该文章的第一作者张晓敏说。
其次，颗粒细胞即使数目庞大，而且却是十分安静。所以，所记录的联通号好多时侯会被其他比较活跃神经元干扰。
海马的看门人
首先，研究人员搭建了一套新颖的活体膜片钳记录系统，该技术才能记录到在大鼠探求一个新环境时，颗粒细胞所接收和输出的联通号。
其次，她们结合监督机器学习开发出新的剖析算法细胞膜片，拿来解码颗粒细胞所接收和输出的联通号。
为了确保所记录的联通号确实来自颗粒细胞，所记录的细胞在记录时被注入了生物标记物以便捷实验后对细胞类型进行鉴别。
该研究组一共记录了近百个颗粒细胞，为该领域提供了这种数据迄今为止最大的数据库。
她们发觉，在大鼠探求新环境时，接近一半的颗粒细胞会接收到有关空间信息的讯号，而且只有接近5%的颗粒细胞能成功地把接收的有关空间信息的讯号传输到下级神经元。所以，颗粒细胞行使海马看门人的功能。
空间信息的整合
但是，颗粒细胞除了参与筛选信息，并且还参与对该信息进行加工及整合。该团队还发觉颗粒细胞所接收的空间信息是低毒的，并且输出的空间信息却是十分有选择性的。
海马的上游皮层是由网格细胞（gridcell）组成，网格细胞在多个位置领取电讯号，而海马下游的位置神经元（placecell）一般只能在单一位置领取电讯号。
该研究表明颗粒细胞参与从多个位置到单一位置的空间信息转换。“通俗来说，颗粒细胞就好似翻译机一样，可以把英语翻译成英文。”PeterJonas院士解释说。
为未来信息储存估算能力
近一半的颗粒细胞会接收有关空间信息的讯号，但只有5%左右的颗粒细胞能成功地把接收的相关空间信息的讯号翻译下来并传递给下游神经元。
张晓敏说：“那些发育成熟的颗粒细胞更为活跃，而这些发育还没有完全成熟的颗粒细胞则保持沉默。”
为何齿状回会有如此一个奇特的设计呢？为何大部份颗粒细胞不直接拿来编码当前的信息呢？
研究人员觉得海马是把大部份颗粒细胞预留出来，等到她们完全成熟后可以编辑将来的信息，因而可以避开相像信息的相互干扰。
这项研究再度提醒我们活体单细胞膜片钳技术的潜力。“我们的研究除了提供了脑部GPS工作的内在机制，并再度突出指出了单个神经元强悍的估算能力。”PeterJonas院长总结。
相关论文信息：
原文编辑|余荷
原文排版|王大雨
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