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許多動物都過著群體生活，牠們會在日常生活中交朋友、進行團體活動，但這樣的天性不只表現在一個獨立的生物個體上，就連細胞似乎都有這種傾向。近期，來自陽明交通大學神經科學研究所的兩位助理教授——陳摘文、林貝容，以顯微鏡觀察活體動物大腦細胞的群體動態，發現無論是在時間或空間上，神經細胞都有類似朋友之間「揪團組隊」活化、產生動作電位的情況，甚至還發現特定的細胞喜歡共同活化。目前這項研究結果已刊登於《神經元》（Neuron）期刊中。

大腦中的「中間神經元」（interneurons）是一種相對稀有的神經細胞，過去科學家只能依賴植入電極進行零星的電訊號觀察。林貝容在新聞稿中提到，觀察中間神經元就彷彿大海撈針，有時候一個月僅能記錄到一顆細胞，且也沒辦法研究細胞之間的互動。而團隊這次的發現，是科學家首度在活體動物的腦中捕捉到中間神經元細胞的揪團現象。之所以能獲得這樣的成果，要歸功於團隊開發出電壓成像搭配螢光蛋白的技術，讓研究者能在一次的實驗中，同時記錄到高達26顆中間神經元，並一窺這些神經元之間交友、互動的神祕面紗。

為了克服顯微鏡無法直接觀察到電壓的困難，陳摘文、林貝容研究團隊與國外合作，開發出對電壓敏感的螢光蛋白，再利用腺病毒充當載體讓神經細胞感染後可以發光。另外，為了解析極為短暫的神經脈衝，團隊還自行設計並架設每秒鐘可拍攝2000張影像的「超高速影像系統」。

在觀察的過程中，團隊發現中間神經元細胞並非隨機活化，而是更傾向於多個細胞一起活化、產生動作電位並進一步傳遞訊號。此外，不同的神經元之間似乎也可以彼此交流，彷彿有某種力量引導神經元找到與自己志同道合的朋友，共同傳遞電訊號。陳摘文形容神經元細胞這樣的表現就像是個交響樂團，大家共同聽從指揮進行演奏。

但這些神經元為什麼需要一起活化？是否有哪些生理上的好處？陳摘文在新聞稿中說明，中間神經元掌管了腦中抑制性神經傳導的細胞，且與腦波的形成息息相關。而腦波的產生其實就是來自於神經細胞突觸的電位變化，若我們想成功觀測大腦產生的腦波，就必須要有一定數目的細胞共振才能經由頭皮被記錄。不過團隊也意外發現，儘管有些細胞沒有達到產生動作電位（action potential）的門檻，依然可以從顯微鏡下觀察到它們「揪團」活動的現象。

由於腦波是大腦感知和記憶功能中的關鍵信號，藉由團隊開發出的這項新技術，科學家未來將能直接在活體動物身上觀測到神經細胞集體的運作，揭露腦神經複雜的協同工作方式，有助於我們更深入理解大腦的機能。

新聞來源
國立陽明交通大學（2024年7月23日）。神經細胞也會「揪團組隊」。國立陽明交通大學，https://reurl.cc/4dREWV。