我们为先进的大脑付出的代价可能是更大的紊乱倾向

2019年1月23日21:12:46 发表评论
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魏茨曼科学研究所的Rony Paz教授认为,我们的大脑就像现代洗衣机一样 – 进化到最新的复杂程序,但更容易崩溃,容易产生代价高昂的疾病。…

魏茨曼科学研究所的Rony Paz教授认为,我们的大脑就像现代洗衣机一样 - 进化到最新的复杂程序,但更容易崩溃,容易产生代价高昂的疾病。他和一组研究人员最近进行了实验,比较了非人类和人类灵长类动物神经代码的效率,并发现随着神经代码变得更有效,可以减少防止错误的鲁棒性。他们的研究结果最近出现在Cell中,可能有助于解释为什么ADHD,焦虑,抑郁,PTSD甚至自闭症等疾病在人类中很常见。

研究所神经生物学系的帕兹说,人类和其他灵长类动物之间的解剖学差异已经被描述 - 特别是我们的大前额叶皮层及其扩展的神经元数量。但是神经代码的差异 - “软件”与“硬件”(物理结构)形成鲜明对比 - 尚未被探索过。

Paz小组的研究生Raviv Pryluk设计了一种方法来测试和比较大脑几个区域的神经代码的效率。“我们将有效的沟通定义为使用最少的能量来传递最大信息 - 以最少的'字'传递尽可能复杂的信息,”Pryluk说。

研究人员在两个地区记录了人类和猕猴中单个神经元的电活动:前额叶皮层,其中更高的功能,如决策和理性思维发生,杏仁核,一个更加进化的古老地区,负责“战斗或逃亡”的基本生存功能,以及情绪。Paz和他的团队与特拉维夫Sourasky医疗中心的Itzhak Fried教授和洛杉矶的加州大学洛杉矶分校医学院合作。患有药理学难治性癫痫的患者来到Fried,为了诊断目的而植入电极,这些提供了记录人脑中单个神经元的电活动的难得机会。参与这项研究的还有特拉维夫大学的Hagar Gelbard-Sagiv博士和Yoav Kfir博士,

这项研究的结果为大脑进化的“洗衣机”理论提供了支持:“更进化的”前额叶皮质中的神经代码比人类和猴子的杏仁核更有效。并且人类大脑中两个区域的神经代码比猴子大脑更有效。但是特定神经代码的效率越高,对错误的鲁棒性越小。Paz将杏仁核比作洗衣机鼓:“它不是很复杂,但不太可能失败 - 这对动物的生存很重要,”他说,并补充说:“人类杏仁核对错误的抵抗力较低可能在不适当的情境中,例如我们在创伤后应激障碍和其他焦虑症中看到的那些,在夸大的生存状态反应中发挥作用。“

Pryluk:“进化与权衡有关。在效率和稳健性之间可能存在零和博弈;而我们复杂的多维大脑以另一方的价格获得了一个。”弗里德:“比较人类和猴子大脑的单细胞记录是向前迈出一大步,回答人类大脑独特的问题。”Paz补充说:“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,这种倾向于焦虑,抑郁和其他精神疾病?我们已经证明这些可能是两个方面同样的硬币。“

Rony Paz教授的研究得到了Adelis基金会的支持;欧文和多萝西罗姆家庭发现捐赠基金;欧文B.哈里斯大脑研究新方向基金;伯纳德和诺顿沃尔夫家庭基金会;莱夫家族;奥斯特家庭基金会;加里克莱曼先生和夫人;Rosanne Cohen;Toby Bieber的遗产;和欧洲研究理事会。

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