加州大學圣迭戈醫學院的科學家們，發現了大腦維持內部平衡的一個基礎機制，這一成果于六月二十二日提前發表在Nature雜志的網站上。

大腦中的神經元會收到大量來自興奮神經元的刺激信號，同時也會收到抑制神經元發送的信號。研究人員指出， 對于接收信號的單個神經元而言，這兩種信號的總量需要保持一個恒定的比例，即E/I比。

研究顯示，在小鼠大腦皮層的神經元中，給定時間的E/I比是一個常數。由于哺乳動物的大腦基礎結構在種屬之間高度保守，很可能人類大腦也存在著這樣的情況。

“大腦中的神經元同時受到剎車和加速裝置的控制，”文章的共同作者，Massimo Scanziani教授說。“也就是說，你不可能純粹通過興奮性神經元或抑制性神經元來進行刺激。”

“興奮性信號和抑制性信號處于一場拉鋸戰中，這雖然看起來很奇怪，但實際上卻非常巧妙。在此基礎上，大腦能夠極其微妙地控制神經元對刺激的應答。”Scanziani說。舉例來說，刺激和抑制一直彼此關聯，就可以避免神經元出現永久性活化或沉默（抑制）。

研究人員通過實驗揭示了，大腦維持E/I比的具體機制。他們發現，這種調控是由抑制性神經元執行的，抑制性神經元會根據興奮性刺激，適當地增強或削弱抑制性突觸。突觸是兩個神經元之間的連接處，信號在此處被放大的程度就是突觸強度。

“我們的研究顯示，抑制性神經元是大腦中的主要調控者，負責確保抑制性突觸與細胞收到的興奮性刺激相匹配，”Scanziani解釋道。舉例來說，如果一個神經細胞收到的興奮性刺激加倍了，那么在幾天內抑制性突觸的強度也會隨之翻番。

研究人員認為，自閉癥、癲癇和精神分裂癥等神經疾病都與大腦保持理想E/I比的能力有關。此外，帕金森癥、亨廷頓舞蹈病等一些神經退行性疾病，也很可能與E/I平衡發生改變有關。

“E/I平衡被打破，會完全改變我們對世界的感知，”Scanziani說。“我們將無法正確調節和適應日常生活中的各種刺激。E/I失衡最容易在社交互動中引起注意，因為社交活動需要特別微妙的神經元調節。”

研究的第一作者Minghan Xue指出，“現在我們知道了正常到腦調控E/I平衡的具體機制，可以著手解決疾病狀態中出現的相關問題，為通過治療手段恢復大腦平衡奠定基礎。”