发现挑战了我们对神经系统及其进化的理解

卑尔根大学迈克尔萨斯中心的Pawel Burkhardt和牛津布鲁克斯大学的Maike Kittelmann领导的科学家团队利用先进技术揭示了栉水母的神经系统连通性，这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架构：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19 世纪科学家Santiago Ramón y Cajal和Fridtjof Nansen的工作以来，神经生物学研究就通过神经元学说的镜头来解释。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)提出了神经系统内的神经元作为连续网络连接的观点，从而挑战了这一理论。卡哈尔和高尔基因其非凡的发现而在 1906 年分享了诺贝尔奖，尽管他们在整个职业生涯中都是激烈的竞争者。

卡哈尔的理论最终被证明是正确的，通过在 20 世纪 50 年代发明的电子显微镜识别神经元连接，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正确的。

为什么是栉水母?

栉水母，也称为梳状水母，是一种迷人的生物，已经在世界海洋中生活了大约 6 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过程中，可能建立了多种构建神经系统的方法。

之前描述栉水母神经系统连通性的尝试已被证明是困难的，因为这些生物体脆弱且非常脆弱，而且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突起(也称为神经突)相互融合形成了一个小型网络。

出于对探索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，我们有一个串行块面 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种非凡的结构：它们形成了一个连续的神经网络。

“我们发现了栉水母的神经网络与刺胞动物和其他动物的神经网络之间的根本差异”，Burkhardt 说。

“这非常令人兴奋。有人可能会争辩说：它甚至是神经系统吗?尽管其结构独特，但栉水母神经网显示出在神经系统中发现的关键特征，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且不寻常的操作原理，这些团队提供了一种思考神经系统架构的新颖方法，从而为比较神经科学研究的新时期铺平了道路。

科学杂志 2023 年 4 月 21 日; https://w