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Cell:人类拥有更高级大脑的代价是更容易患上神经精神疾病

来源:本站原创 2019-02-10 12:43

2019年2月10日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,以色列魏茨曼科学研究所的Rony Paz教授认为,我们的大脑就像现代的洗衣机一样,经过进化后具有最先进的复杂编程,但更容易发生故障,容易产生代价高昂的疾病。Paz和及其团队在一系列实验中比较了非人灵长类动物和人类神经编码(neural code)的效率,并发现随着神经编码变得更有效,阻止错误的稳健性下降了。这些研究结果可能有助于解释为何注意缺陷多动障碍(ADHD)、焦虑、抑郁、创伤后应激障碍(PTSD)甚至自闭症等疾病在人类中很常见。相关研究结果发表在2019年1月24日的Cell期刊上,论文标题为“A Tradeoff in the Neural Code across Regions and Species”。
图片来自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2018.12.032。

Paz说,人类和其他灵长类动物之间的解剖结构---类似于计算机中的“硬件”---差异已被描述出来---特别是我们较大的前额叶皮层(prefrontal cortex)及其存在的大量神经元。但是神经编码---类似于计算机中的“软件(software)”----上的差异尚未被探究过。

论文第一作者、Paz实验室研究生Raviv Pryluk设计了一种方法来测试和比较大脑几个区域的神经编码效率。Pryluk说,“我们将有效的沟通定义为使用最少量的能量来传输最多信息 ---以尽可能少的'文字'传递尽可能复杂的信息。”

这些研究人员记录了人类和猕猴的大脑两个区域---前额叶皮层和杏仁核(amygdala)---中单个神经元的电活动,其中前额叶皮层执行着更高级的功能,如作出决策和理性思维,杏仁核是一种在进化上更加古老的大脑区域,负责基本的“战斗或逃跑”生存技能以及情绪。

这项研究的结果为大脑进化的“洗衣机”理论提供了支持:在人类和猴子中,前额叶皮层中的神经编码比杏仁核中更为高效。人类大脑中这两个区域的神经编码比猴子大脑中更为高效。但是,特定神经编码的效率越高,它对错误的抵抗性就越差(即阻止错误的稳健性较差)。Paz将杏仁核比作洗衣机滚桶(washing machine drum):“它不是很复杂,但是它更不可能出现差错,这对动物的生存很重要。”他补充道,“人类杏仁核对错误的较差抵抗力可能在不恰当的环境(比如创伤后应激障碍和其他的焦虑症)下出现的夸大的类似生存的反应中发挥着作用。

Pryluk说,“进化需要权衡取舍。效率和稳健性之间可能存在一种零和游戏,而且我们复杂的、多维度的大脑以稳健性为代价获得了更高的效率。”

Paz补充道,“一方面,为什么人类具有如此优越的学习、认知和适应能力?另一方面,为何人类容易出现焦虑、抑郁和其他精神障碍?我们已证实这可能是一枚硬币的两面。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Raviv Pryluk et al. A Tradeoff in the Neural Code across Regions and Species. Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2018.12.032.
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