密大華裔教授許獻忠帶領的研究團隊,以實驗證明「人腦單一神經元可執行多功能」的概念。(圖:許獻忠提供)
最新一期「細胞」期刊封面以馬戲團表演者拋接與轉動多個呼拉圈的圖畫,意喻人腦神經元的多任務處理能力。
「人腦組織中部分神經元可執行多功能」的概念,由華裔教授許獻忠(Shawn Xu)帶領的研究團隊首度以實驗提出證明,研究成果登上權威生命科學期刊「細胞」(Cell)最新一期封面報導。
目前任教於密西根大學生命科學研究所、醫學院分子與整合生物學教授的許獻忠表示,這是研究者第一次呈現簡單模式生物的神經元如何執行多項任務的圖像,也幫助學術界、科學界進一步了解了人類大腦的運作方式。
畢業於中國武漢大學,並取得美國約翰霍普金斯大學生物化學博士學位的許獻忠與密大研究團隊,在這份研究中發現,共有302個神經元的秀麗隱杆線蟲(C. elegans),一個神經元就能同時控制線蟲運動的方向及速度。這個神經元通過多個下游神經回路傳達訊息,每個神經回路專門處理一項訊息, 比如運動的方向或者速度。
許獻忠提到,神經科學的一個基本問題,是要了解神經系統及基因如何影響行為。長久以來,科研界一直都想知道線蟲是如何利用其小型神經系統來執行復雜行為。科學家認為,雖然人的大腦有數億個神經元,其中好些也能執行多個功能,但從線蟲身上所發現的這項機制,無疑可以協助各界對於大腦的了解更深一層。
許獻忠的研究團隊包括多名華人,如李兆育(Zhaoyu li,以下皆為音譯)、劉傑(Jie Liu)、 鄭茂華(Maohua Zheng)。
「細胞」期刊報導指出,許多神經元是多功能性,具有能編碼多個輸出的功能,不僅是簡單的模式生物的小神經系統如此,也適用於哺乳動物大而複雜的腦。然而,神經元是如何單獨編碼,接著多個輸出運作,卻一直是個謎。