美国德克萨斯大学西南医学中心研究人员近日发现，神经元的树突并非被动的信号收集器，而是能够独立于细胞体进行计算，在学习和记忆过程中发挥主动作用。这一发现代表了当前学习与记忆模型的范式转变。相关成果已发表于《科学》。
树突是从神经元细胞体延伸出的分支状结构，突触——神经元之间传递电信号的连接点——几乎全部位于树突上。长期以来，树突被认为只是被动收集和分散由细胞体处理的电信号。尽管神经科学家数十年来一直假设树突能够独立处理电信息，过去十年中对培养皿中神经元的研究也强化了这一想法，但在活体动物行为中的直接证据此前一直缺乏。
研究团队利用近年开发的超高分辨率电信号可视化技术，在小鼠执行基于学习和记忆的任务时，观察了海马体位置细胞——这类神经元在空间记忆和导航中发挥重要作用——的树突电活动。实验让小鼠在虚拟现实空间中导航以寻找水滴奖励。
在小鼠已熟悉的空间中，树突的电活动总体上与细胞体保持一致。当研究人员将奖励移至新位置时，细胞体迅速调整了活动模式，但部分树突似乎保留了早先的记忆，继续显示与之前相同的电脉冲模式。当研究人员让小鼠探索全新的虚拟现实空间时，情况则截然相反——部分树突的活动变化早于细胞体，预先呈现出细胞体在反复导航新空间后才最终采纳的电活动模式。
这一对比揭示了一个令人惊讶的发现：仅改变奖励位置会使树突滞后于细胞体，而改变整个环境则会使树突领先于细胞体，提示两种类型的变化以根本不同的方式调动了树突的处理功能。
在小鼠每次任务结束后的休息期间，研究团队还发现树突重放了导航过程中观察到的相同电活动模式。由于细胞体中类似的重放与记忆巩固密切相关，这一发现提示树突同样在记忆巩固中发挥关键作用。
研究负责人、德克萨斯大学西南医学中心彼得·奥唐纳脑神经科学研究所教授、记忆长寿研究项目主任Attila Losonczy表示："这从根本上改变了我们的视角。神经元的行为不像简单的开关，更像是具有内部分工的复杂处理器，这大幅提升了大脑的计算能力。"
研究团队表示，这些结果共同表明，树突是学习和记忆的主动参与者而非被动结构。研究人员下一步将测试海马体不同区域的神经元是否也显示出类似的树突与细胞体分离现象，并开发计算模型，以在回路层面将树突动态与学习记忆能力联系起来。研究团队还计划深入探究树突与细胞体之间的通讯方式，以及树突的电活动在神经发育和神经心理障碍中是否会出现异常。
参考文献：Asako Noguchi et al, Parallel independent voltage computing along dendrites of CA3 pyramidal neurons, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aeh9302
编辑：王洪
排版：李丽
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