新传媒网冲绳科学技术研究生大学 (OIST) 计算神经科学组进行的研究首次表明，计算机模型可以复制和解释关键脑细胞所显示的独特属性。他们的研究结果今天发表在eLife上，揭示了神经元群如何通过快速放电时的同步来进行自组织。
该模型重点关注小脑内的浦肯野神经元。后脑的这个密集区域接收来自身体和大脑其他区域的输入，以便微调运动的准确性和时间安排以及其他任务。
“浦肯野细胞是计算建模的一个有吸引力的目标，因为一直有大量的实验数据可供借鉴，”计算神经科学部门负责人 Erik De Schutter 教授说。“但几年前，对这些神经元的实验研究发现了一种奇怪的行为，无法在任何现有模型中复制。”
这些研究表明，浦肯野神经元的放电率会影响它对其他邻近神经元发出的信号的反应。
神经元发射电信号的速率是将信息传输到其他神经元的最重要方式之一。尖峰或动作电位遵循“全有或全无”的原则——要么发生，要么不发生——但电信号的大小永远不会改变，只会改变频率。神经元的输入越强，神经元放电的速度就越快。
但神经元不会以独立的方式放电。“神经元与许多其他也在传输电信号的神经元相连并纠缠在一起。这些尖峰可以通过突触连接扰乱邻近的神经元并改变它们的放电模式，”德舒特教授解释道。
有趣的是，当浦肯野细胞缓慢放电时，相连细胞的尖峰对神经元的尖峰几乎没有影响。但是，当放电率很高时，输入尖峰的影响就会增加，并使浦肯野细胞放电更早。
“现有模型无法复制这种行为，因此无法解释为什么会发生这种情况。尽管这些模型擅长模仿尖峰，但它们缺乏有关神经元在尖峰之间的间隔如何活动的数据，”德舒特教授说。“很明显，需要一个包含更多数据的新模型。”
