細胞電耦合：腦波如何塑造心靈結構

一個有趣的新假設表明，大腦中神經元產生的電場可能反過來影響其分子基礎設施，使我們的大腦能夠在功能上適應我們周圍的世界。 作者匯集了來自自己和其他實驗室的證據，提出了他們的理論，以解釋高級思維過程如何從數百萬個單一細胞的協同作用中產生。

大腦由數十個神經元組成，這些神經元連接在一起形成更大的電路網路。 突觸——兩個神經元之間的連結——在生命早期形成了數百萬個，然後修剪過的隨著時間的推移，大腦的功能會得到完善。 資訊沿著這些網路的實際傳輸是透過有節奏的電活動波（許多人認為是腦電波）進行的。

這些波是醫生在進行腦電圖檢查時檢測到的東西（腦電圖），不同頻率的波與不同的功能有關－例如，某些波型只有在我們睡覺時才能看到。

麻省理工學院 Picower 研究所的合著者 Earl K. Miller 最近發表了一篇紙表示大腦從事所謂的「空間計算」。 透過操縱皮質特定區域的大腦節律，大腦可以追蹤其內部的許多不同組成部分。工作記憶，使我們能夠完成需要處理多個資訊的複雜任務。

這篇新論文更進一步，將這項研究與其他工作結合起來，提出了細胞電耦合理論。

「大腦適應不斷變化的世界，」第一作者 Dimitris A. Pinotsis 在一篇文章中解釋道。陳述。 「它的蛋白質和分子也會改變。 它們可能帶有電荷，需要跟上使用電訊號處理、儲存和傳輸訊息的神經元。 與神經元電場的相互作用似乎是必要的。

已有證據顯示電場可以在分子層面影響神經元。襻耦合是神經元之間的一種通訊形式，不依賴穿過突觸的化學物質，也不依賴流經突觸的電荷。間隙連接– 相反，是一個神經元產生的電場影響鄰近的細胞。

因此，了解大腦透過其產生的電場攜帶訊息，並且知道這些場可以影響神經元如何發揮作用和協同工作，作者推斷大腦可以利用這些特性來幫助維護和控制神經網路。

該理論涉及大腦內存在的活動層，以及頂層（大腦各區域的電波）如何向下影響底層（介導單一神經元功能的蛋白質分子）。

「電場可以組織神經活動，形成用於記憶和認知的神經集合（印跡）。 這些透過電場傳遞到分子層面的訊息可以「調整」細胞骨架，以提高效率、穩定性並實現認知靈活性，」作者在論文中寫道。

目前，這一切都還只是理論。 但研究人員已經為他們的想法提出了邏輯依據，現在挑戰其他人接過接力棒。

正如米勒所說：“我們提供了一個任何人都可以檢驗的假設。”

觀點文章發表於神經生物學進展。