Neuronal morphology 是否便於傳遞訊息？
神經在生物體主要是扮演傳遞訊息的角色，然而神經細胞在生長時，除了考慮直接影響生長所需資源的細胞長度 (Path Length) 外，訊息傳遞的速度與效率也該被納入考量。本篇作者分析神經外觀型態是如何取得兩者間的平衡，並定義 Refraction Ratio 來量化此一現象，試圖從訊息傳遞的效率來理解 neuronal morphology 的限制。
本文由訊息傳遞的速度切入，先定義每一條從 root 到 synaptic terminal 的 path 為一條 ”branch”，而針對每一條 branch，作者藉由樹突直徑估算出的傳遞速率以及路徑長兩項資訊估算訊息從 root 傳遞到 synaptic terminal 需多少時間 (signaling latency)，再由過去的實驗數據取得 refractory period， refractory period 是指當神經送出訊息後，那段無法再針對其他 input 有所回應的時間，理想情況下$\textit{refraction ratio}=\frac{\textit{refractory period}}{\textit{signal latency}}=1$，而作者發現大多數 branch 的 refraction ratio 皆接近 1。
此研究共分析 57 顆 rat neocortex 的 basket cell，且由於主要在分析訊號傳遞的速度，因此著重分析軸突的部分。下圖一(B) 所示，整體資料庫 branch 的 refraction ratio 峰值很接近1而中位數則為 0.91，接著為了避免被少數擁有較多 synaptic terminals 的神經細胞影響 (擁有較多 branch)，這裡也額外將各顆神經 refraction ratio 的中位數拿出來分析，其結果顯示此分析並不是被少數擁有較多 synaptic terminal 的神經所影響，是各顆細胞皆符合的性質。
作者藉由判斷訊息傳遞時遇到 refractory period 的可能性，來量化此神經細胞的架構在訊息傳遞的效率為何，藉此提出除最短路徑外，神經生長時該遵守的規則，然而其餘腦區甚至不同物種的神經細胞是否也遵守此性質，仍有待後續研究才能確認。
撰文：古皓羽
原始論文：
Puppo, F., George, V. & Silva, G.A. An Optimized Structure-Function Design Principle Underlies Efficient Signaling Dynamics in Neurons. Sci Rep 8, 10460 (2018).
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