几十年来，科学家认为神经元是大脑的唯一思想和记忆建筑师 - 但是现在，新的研究表明，另一种经常被忽视的脑细胞类型在记忆中可能比以前想象的更重要。
该研究于5月发表在杂志上PNAS，提出，这些称为星形胶质细胞的其他脑细胞可能通过一种新发现的网络体系结构来造成大脑令人印象深刻的记忆存储能力。
星形胶质细胞是星形细胞，在大脑中执行许多维护任务，包括清除细胞碎屑，为神经元提供营养和调节血液流动。他们还具有薄薄的分支结构，称为过程，可以围绕神经元交换消息的点。这种包裹形成了所谓的三方突触，这是一种三向握手，涉及两个连接的神经元和星形胶质细胞。
首席作家说：“您可以想象一个星形胶质细胞是章鱼，有数百万触手。”Leo Kozachkov在进行研究时是麻省理工学院的博士生，现在是纽约约克镇高地IBM Research的博士后研究员。Kozachkov在一封电子邮件中告诉Live Science：“章鱼的头是细胞体，触角是``过程''的'过程'。”
星形胶质细胞不会像神经元那样传输电脉冲。取而代之的是，它们通过钙信号传导进行通信，并在细胞之间和细胞之间发送带电的钙颗粒波。研究表明，星形胶质细胞通过改变其内部钙水平来对突触活性做出反应。然后，这些变化可以触发从星形胶质细胞到突触的化学信使的释放。
Kozachkov说：“这些过程充当微小的钙计算机，何时通过突触发送信息，将信息传递给其他过程，然后收到回报。”最终，此连锁电子邮件又回到了神经元，该神经元依次调整其活动。但是，研究人员尚未完全了解星形胶质细胞从神经元中获得的信息执行的精确计算功能。
有关的：大脑至少存储每个记忆的3份
为了更好地理解此功能，Kozachkov和他的同事转向了能够代表许多演员之间复杂相互作用的机器学习体系结构，而不是仅捕获成对单元之间的简单连接。
高级研究作者说德米特里·克罗托夫（Dmitry Krotov），研究人员MIT-IBM Watson AI实验室和IBM研究。由于单个星形胶质细胞可以连接到数千个突触，因此团队假设星形胶质细胞可以介导所有这些连接的通信。他们提出，这可以解释大脑如何实现其庞大的存储能力。
Kozachkov在一封电子邮件中告诉Live Science：“星形胶质细胞的独特解剖结构提供了一种非常自然而诱人的方法，可以在生物硬件中设计这些大型信息存储系统。”
研究人员还假设，星形胶质细胞通过其内部钙模式逐渐变化来存储记忆，然后将这些模式转换回信号，这些信号以化学信使的形式发送到神经元。在此模型中，团队提出的每个星形胶质细胞过程，而不是整个单元都可以作为一个独特的计算单元。
Kozachkov说：“我们的模型不需要很多神经元来存储很多回忆。”“从能源效率的角度来看，这是一个重要的优势，因为神经元在代谢上是'昂贵的。”
该模型为这些记忆存储系统在大脑中如何运作提供了“生物学上的解释”。毛里齐奥·佩蒂特 ，加拿大多伦多的克雷姆比尔研究所的助理教授，他没有参与这项工作。过去的高分辨率显微镜的研究已经支持这种观点，表明星形胶质细胞过程在整个大脑中交织在一起，并与多个突触接触。
但是，DePittã在一封电子邮件中告诉Live Science“模型是强大的工具，但它们仍然是现实世界的近似值。”他还警告说，当前的技术无法实时捕获人脑中在人脑中展开的动态，并且需要细节来验证该假设。
尽管科学家开始意识到星形胶质细胞在我们形成记忆的方式中发挥了作用，但我们仍然没有明确的证据，表明这些细胞和大脑之间的特定基于钙的相互作用实际上有助于创造，存储或回忆记忆，正如麻省理工学院团队所建议的那样。但是，如果团队的模型被证明是正确的，那么含义可以提供一种考虑大脑存储的新方法，这表明记忆能力可以随着大脑中存在的星形胶质细胞合成相互作用的数量而扩展。
研究作者说，该模型还为神经退行性疾病提供了潜在的治疗靶标。
Kozachkov说：“已知星形胶质细胞与阿尔茨海默氏症和其他记忆障碍有关：我们的模型提供了可能出现问题的计算视图。”“可能，我们的数学模型可能会激发人们对新的治疗靶标的搜索：星形胶质细胞过程的精确调制可以恢复或补偿丢失的内存功能。”
但是，将这项工作转化为临床治疗需要更多的研究。
除了神经科学之外，该模型可能指出人工智能。DePittãs说，该模型可以帮助研究人员创建类似大脑的硬件系统。这样的系统可以使用密集的内存体系结构，使它们能够存储大量信息并有效地使用很少的能量，就像我们的大脑一样。这可以用于各种应用程序，例如语音识别；机器人技术和自主系统；人工智能助手；或者脑机界面和“神经假想”。