新发现挑战了我们对神经系统及其进化的理解

发表在《科学》杂志上的一篇新文章提出了神经网结构的根本差异，挑战了我们以前对神经系统进化及其如何传递信息的理解。

利用先进技术，由卑尔根大学Michael SARS中心的Pawel Burkhardt和牛津布鲁克斯大学的Maike Kittelmann领导的一组科学家揭示了栉水母的神经系统连接，栉水母是最古老的动物谱系之一。通过3D电子显微镜从神经网络重建神经元，他们发现了一个非凡的结构：一个连续的神经网络。这些发现挑战了我们对神经系统及其进化的理解。

改变神经生物学理论

自从科学家圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔(Santiago Ramón y Cajal)和弗里乔夫·南森(Fridtjof Nansen)在19世纪工作以来，神经生物学研究一直通过神经元学说的镜头进行解释。该理论指出，神经系统由离散的单个细胞组成。卡米洛·高尔基(Camillo Golgi)挑战了这一理论，提出了神经系统内的神经元作为连续网络连接的观点。卡哈尔和高尔基在1906年分享了诺贝尔奖，因为他们的非凡发现，尽管他们在整个职业生涯中都是激烈的竞争对手。

卡哈尔的理论最终被证明是正确的，通过在1950年代通过电子显微镜的发明识别神经元连接，即所谓的突触，从而反驳了高尔基的理论。这些新发现现在证明高尔基也是对的。

为什么选择栉水母?

栉水母，也被称为梳状果冻，是一种迷人的生物，已经在世界海洋中生活了大约 600 亿年。当第一批动物进化时，栉水母是地球上最早的动物谱系之一。在神经元和神经系统的早期进化中，可能建立了多种制造神经系统的方法。

以前描述栉水母神经系统连接的尝试已被证明是困难的，因为这些生物体很脆弱，非常脆弱，研究它们的解剖结构非常具有挑战性。

应用新技术激发好奇心

Pawel Burkhardt与3D电子显微镜专家Maike Kittelmann的合作导致了一个重要的观察结果，即栉水母神经网络中的一个神经元通过将其神经元过程(也称为神经突)相互融合而形成了一个小网络。

出于对这种不规则性的好奇，Pawel和Maike收集了一个更大的3D数据集。

“在牛津布鲁克斯大学的生物成像中心，我们有一个连续块面SEM(扫描电子显微镜)，可以自动收集一只动物的数百张图像。我们现在可用的数据集之一包括五个神经网络神经元及其广泛分支的神经突，“Maike说。重建这些细胞揭示了一个非凡的结构：它们形成了一个连续的神经网络。

“我们发现栉水母的神经网与刺胞动物和其他动物的神经网之间存在根本差异，”Burkhardt说。“这非常令人兴奋。有人可能会争辩说：它甚至是一个神经系统吗?

尽管具有独特的结构，但栉水母神经网络显示出神经系统中的关键特征，例如产生膜电位的神经肽和离子通道。

这些发现意味着什么?

栉水母神经网络的表征有可能提供有关神经系统进化起源的关键信息。通过揭示栉水母神经元独特和不寻常的操作原理，这些团队提供了一种思考神经系统结构的新方法，从而为比较神经科学研究的新时期铺平了道路。