我们可塑性稳定的大脑

Gina Turrigiano 1984年对大脑可塑性的研究彻底改变了神经科学。

想象一辆可以自我调整的汽车。这辆车自己换油，自己旋转轮胎，检查自己的火花塞，过滤器和软管。事实证明，你不需要想象这种机器——它确实存在，而且它是你最初用来想象的机器。

这就是Gina Turrigiano在1984年对人类大脑的看法：就像一台机器。但与典型的人造机器不同的是，它非常复杂，通常能够在没有外界干扰的情况下自我调整，并防止变化破坏其电路的稳定。这种现象被称为内稳态可塑性，它意味着我们的大脑足够灵活，可以不断适应新的信息和其他变化，但同时又足够稳定，不会崩溃。吉娜是布兰迪斯大学视觉科学的约瑟夫·莱维坦教授，几十年来一直在研究我们的大脑如何保持可塑性和稳定性之间的紧张关系。这项研究不仅告诉我们大脑的复杂机制是如何工作和相互作用的，而且还帮助我们了解这些过程是如何被干扰的，并对更好地理解大脑差异有启示。神经回路要么过于兴奋，导致癫痫等问题，要么不够兴奋，导致处理感官信息或认知过程出现问题。

吉娜刚开始在布兰迪斯大学工作时，她和她的实验室有了一项发现，彻底改变了神经科学领域，特别是与大脑可塑性有关的分支。他们发现的是突触缩放，这是一种自我平衡的可塑性，允许神经元调整突触的强度来稳定活动。吉娜把突触缩放比作恒温器。如果热量（神经元兴奋性）过低，大脑就会感觉到这种偏离常态的情况，并拨出热量（突触强度）来恢复系统。如果热量（活动）过高，则会发生相反的情况。这有助于保持大脑在学习、记忆、感官等方面的平衡。现在，Turrigiano实验室正在研究内稳态可塑性和突触尺度的具体功能，比如这些机制是否有冗余作用，以及为什么只有在大脑清醒时才能实现向上放电速率的内稳态，而只有在睡眠时才能实现向下放电速率的内稳态。

吉娜一直对生物学感兴趣，但她在威博体育时，在戴尔·罗兹教授（1975-2006年心理学）的生理心理学课上感受到了自己人生的改变。“就像被闪电击中一样，”她说。“它汇集了我感兴趣的很多方面。当我上这门课的时候，我就觉得，哦，我的天哪，这就是所有东西结合在一起的地方。”

在她的论文中，她追随新发现的激情，研究小脑的感觉输入，带着她的实验鼠乘坐公共汽车，与神经科学研究所的神经科学家李·罗伯逊（Lee Robertson）一起工作，史蒂夫·阿奇（Steve Arch）教授（1972-2012年生物学）是她的校园导师。小脑是大脑中对运动协调特别感兴趣的部分，但它也被认为可以接收各种感觉输入。吉娜想通过她的论文找出嗅觉输入是否也被发送到那里。“答案似乎是肯定的，”她说。

尽管自从在TriMet上运送实验室老鼠以来，吉娜已经走了很长一段路，但她仍然认为里德教会了她如何成为一名有效的科学传播者，并告诉了她在布兰代斯大学的教学风格。“科学就是讲故事。当你写一篇科学论文时，数据不会为自己说话——你必须为它们说话，”她说。“我喜欢威博体育的地方在于，它能够对人类努力的广阔领域进行严格的学科介绍——这对我来说真的、真的很重要。”

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