首次，来自美国索尔克生物研究所的研究人员证明了脑内的细胞间接触（即突触）在信息处理过程中起到了主动作用。这些突触充当精确的过滤器，能够感知并放大有意义的信息。研究结果发表在《PLoS Biology》期刊上。

突触不仅传递信息，还能主动修改其特性以帮助完成计算任务。研究的资深作者、分子神经生物学实验室教授兼霍华德·休斯医学研究员查尔斯·史蒂文斯表示：“我们的研究表明，突触不仅确保信息流动，还能主动调整其属性，从而协助脑部完成复杂的计算任务。”

研究的主要作者维塔利·克里亚奇科博士补充道：“脑细胞会产生大量背景噪声，而突触则能够过滤掉这些随机噪声，并增强相关信息。它们就像精密调节的过滤器，能够精准地完成预期的功能。”

脑细胞通过沿轴突发送电脉冲进行信号传递。轴突是神经细胞的长条状延伸部分，用于与邻近的神经细胞建立联系。这种联系通过突触实现。当电脉冲到达轴突末端时，电压变化会触发神经递质的释放。这些化学信使随后穿过突触间隙，激发邻近细胞的电信号。

科学家们早已假设突触在脑信息处理过程中起着重要作用。然而，并非所有信号都会被传递。研究发现，突触会丢弃多达90%的输入信号。克里亚奇科博士解释道：“这种神经连接的不可靠性与大脑整体的高可靠性之间的矛盾一直是一个谜。”

为了深入研究这一现象，索尔克研究人员利用记录自活体动物的自然活动模式，刺激分离的神经元组，并测量突触传递给邻近细胞的信号与丢弃的信号。与以往在室温下进行的类似研究不同，他们选择在接近体温的温暖条件下记录数据，这显著提高了实验结果的可解释性。克里亚奇科博士指出：“直觉告诉我应该在生理温度下记录数据，而事实证明这是关键所在。我们发现突触传递高度依赖温度。”

进一步研究表明，兴奋性和抑制性两种主要类型的突触并非总是相互对立，而是协同作用以识别输入信号中的相关模式。史蒂文斯教授解释道：“突触能够识别神经活动的爆发，并增强其强度，就像一个开关一样。结果是有意义的模式被放大，而杂乱的噪声则消失在某种‘突触深渊’中。”

直到现在，突触过滤功能的实验证据一直难以捉摸。克里亚奇科博士总结道：“我们的研究为这一功能提供了大家期待已久的证据。正是两种主要突触的精确过滤特性及其协作，使得信息处理变得可靠。”

索尔克生物研究所位于加利福尼亚州拉霍亚，是一家致力于生命科学基础发现、改善人类健康以及培养未来一代研究人员的独立非营利组织。该研究所由乔纳斯·索尔克博士于1965年创立，他的脊髓灰质炎疫苗几乎彻底根除了一种致残性疾病。

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吉娜·柯奇威格尔
索尔克研究所