美国卡内基·梅隆大学的科学家近日首次发现，神经元的多样性在大脑综合机能中起着关键作用，尤其是在处理复杂刺激和编码信息方面。这一成果在线发表于《自然—神经科学》。

人脑约有1000亿个神经元，可分为多种类别。同一类别的神经元结构相似，共同完成同一任务，每个神经元对单一刺激的微妙差异作出响应。传统上，生物学家常将这种多样性视为“生物学缺陷”，并通过计算平均值来简化实验结果。

在最新研究中，科学家在僧帽细胞（mitral cells）中植入电探针，施加由计算机监控的复合噪声刺激，发现每个神经元的反应都不完全相同。他们提出疑问：神经元是胡乱响应刺激，还是各自编码刺激的不同部分？

为验证这一假想，科学家采用棘波触发平均技术（spike-triggered averaging），确定何种刺激能使单个神经元反应。结果发现，有些神经元对快速刺激变化敏感，有些对慢速变化敏感，还有些对节律性刺激有反应。将混合不同种类神经元的数据与同类神经元组数据比较后发现，混合组的刺激反应信息量是同类组的两倍。

“多样性是一种内在优点”，研究负责人Nathan N. Urban称，“一个群体，只有成员发挥所长、分工协作时，才能达到更高效率。就像一支篮球队——你想赢比赛，总不能派九个投手上场”。

科学家认为，神经元多样性在癫痫、帕金森病、精神分裂症等神经障碍中也扮演重要角色。发病时，神经元放电的同步协调和节律会发生错乱。例如，神经元同时放电可导致癫痫和帕金森病发作；而在需要注意力集中的任务中，精神分裂症患者的神经元协调放电能力会下降。总之，多样性的变化影响神经元节律性放电的顺利进行。