最新研究发现，一种神秘的大脑细胞——枝形吊灯细胞（chandelier cells）在意外事件发生时会被激活。这些细胞在大脑遇到意外变化时，发挥着关键的信号传递和适应作用，而这是学习的基本机制之一。研究通过一种新型小鼠模型，观察并理解了枝形吊灯细胞对不同刺激的反应行为。关键发现包括这些细胞对意外事件的敏感性、它们的习惯化现象，以及它们在其他脑细胞突触上引发的结构变化。

关键事实

• 枝形吊灯细胞是一种独特的抑制性大脑细胞，数量稀少，主要存在于大脑皮层中。

• 它们对意外和令人惊讶的刺激反应强烈，展示了其在学习中的作用。

• 枝形吊灯细胞具有可塑性，能够调整其活动并在突触连接中形成结构变化。

来源：荷兰皇家艺术与科学研究院（KNAW）

研究背景

荷兰神经科学研究所的最新研究表明，枝形吊灯细胞这种特定的大脑细胞在意外情况下会被激活。研究人员长期以来一直对这些细胞的功能感到好奇。

想象一下，你骑车穿过城市去上班，突然看到某处新建了一栋大楼。第一天你会感到非常惊讶，第二天这种惊讶感会减弱，而一周后你甚至不会再注意到它。同样，如果一栋一直存在的建筑突然消失了，你也会感到惊讶。那么，大脑是如何发出意外变化的信号的呢？哪些细胞参与了这一过程？

为了进一步了解这一现象，Christiaan Levelt实验室的Koen Seignette与Kole实验室和Roelfsema实验室的同事合作，研究了一种存在于大脑皮层中的特殊脑细胞——枝形吊灯细胞。与其他抑制性脑细胞不同，枝形吊灯细胞只抑制其他细胞的特定部位，但关于它们为何以及何时被激活，目前知之甚少。

研究方法

Koen Seignette表示：“我们对大多数抑制性脑细胞的功能已经有了很多了解，但枝形吊灯细胞一直是个谜。这是因为它们在基因上没有明确的标记，因此无法被充分研究。”

研究团队开发了一种新型小鼠模型，其中枝形吊灯细胞被荧光标记。这使得研究人员能够实时观察这些细胞，并确定它们何时被激活。Seignette补充道：“这为我们提供了新的研究机会。”

在实验中，研究人员首先观察了视觉皮层中的枝形吊灯细胞对哪些刺激有反应。例如，当小鼠开始奔跑或呈现视觉刺激时，这些细胞会发生什么变化？在一个实验中，研究人员让小鼠在一个虚拟隧道中奔跑。当小鼠奔跑时，隧道会移动；当它停止时，隧道也会停止。通过这种设置，研究人员可以通过在小鼠仍在奔跑时停止隧道来制造意外情况。结果发现，正是在这些意外事件中，枝形吊灯细胞开始疯狂地放电。

研究发现

Christiaan Levelt解释道：“我们发现，刺激的类型并不重要，重要的是它是意外和令人惊讶的。我们还注意到，这些细胞会出现习惯化和变化，类似于前面提到的新建建筑的例子。最初，细胞反应强烈，但随着重复暴露，活动逐渐减弱。这表明这些细胞具有可塑性，即能够适应变化。这种可塑性也体现在结构解剖层面：我们可以在枝形吊灯细胞与其他脑细胞形成的突触中看到明显的变化。”

Levelt补充道：“这项研究的重要性在于，这是首次对视觉皮层中的枝形吊灯细胞进行全面研究。我们不仅确定了它们对什么有反应，还研究了它们与哪些脑细胞形成连接，以及它们对其他脑细胞的影响。这是前所未有的详细研究。”

理解这些抑制性神经元在皮层中的作用对于许多过程至关重要，包括从意外情况中学习。我们都知道，当某件事真正让你感到惊讶时，你会记得更清楚。如果预测错误，你就能从中获取信息。你需要可塑性来更新你的认知，而这些细胞可能在其中发挥了作用。

枝形吊灯细胞的特殊性

枝形吊灯细胞因其形似枝形吊灯而得名，是一种抑制性脑细胞，专注于皮层中最常见的细胞——锥体细胞中电信号的起点（轴突起始段）。

过去认为，枝形吊灯细胞可以通过阻断动作电位对锥体细胞施加强控制。然而，当前的研究表明，这种效果实际上非常微弱，这与之前得出的结论相矛盾。

研究意义

这项研究不仅揭示了枝形吊灯细胞的功能和结构，还为理解大脑如何处理意外事件提供了新的视角。未来，这些发现可能有助于开发与学习和记忆相关的新疗法，特别是在神经可塑性方面。

参考文献
Seignette, K., et al. (2024). "Experience shapes chandelier cell function and structure in the visual cortex." eLife.