《Frontiers in Synaptic Neuroscience》：Evolutionary neuroeconomic adaptations of fast-spiking neurons in the human neocortex
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本综述系统探讨了人类新皮层快速放电（PVFS）中间神经元为平衡高能耗与计算效率所呈现的进化适应机制。相较于啮齿类，人类PVFS细胞通过增加输入电阻、优化轴突起始段（AIS）离子通道组成、增强髓鞘形成、简化树突结构及增厚神经元周围网络（PNN）等微观调整，在维持快速精准放电的同时显著降低ATP消耗。这些适应性改变（如更去极化的静息膜电位、线粒体功能特化及高效突触传递）共同支撑了人类大脑在庞大皮层规模下的能量优化策略，为理解高级认知功能的代谢基础提供了新视角。
微观结构适应
人类新皮层的扩张对快速放电（PVFS）中间神经元提出了独特挑战：更大的细胞体积和更长的传导路径理论上会延缓电信号传递。然而，人类PVFS神经元通过一系列微观结构适应，在维持快速电信号的同时降低能量消耗。
轴突髓鞘化
人类PVFS神经元的轴突髓鞘化程度显著高于啮齿类，髓鞘覆盖率从啮齿类的25–40%提升至60–80%。髓鞘增厚（g-比值降至0.6–0.7）通过减少轴突膜电容和离子泄漏，提升动作电位传导速度并降低传播能耗。这一适应优化了人类大脑长距离网络中的信号同步效率。
神经元周围网络
人类PVFS神经元周围的细胞外基质结构（PNN）密度更高，其带负电的糖胺聚糖链可稳定胞外离子环境，减少Na+/K+-ATPase的持续工作负荷。PNN还通过限制离子扩散降低膜电容，间接提升电信号响应速度。
膜钾漏通道
人类PVFS神经元表现出更高的输入电阻，源于钾漏通道密度降低。这一改变减少了静息状态下的离子泄漏，降低基础ATP需求。为补偿高电阻导致的膜电位变化延缓，人类PVFS神经元在胞体表达超极化激活环核苷酸门控（HCN）通道，加速动作电位启动。
树突结构简化
人类PVFS神经元的树突分支点更少，简化结构减少了电信号在传递过程中的衰减和延迟。尽管可能削弱突触整合能力，但皮层通过增加中间神经元比例（相对锥体细胞）补偿了这一功能损失。
轴突起始段优化
人类PVFS神经元的轴突起始段（AIS）缺乏Kv1.1通道且Kv1.2表达降低，使动作电位阈值降低。较小的去极化即可触发钠通道激活，减少每次放电的离子流量及后续泵活动能耗。同时，低钾电导提升去极化速率，抵消胞体信号传递的延迟。
代谢适应
去极化静息膜电位
人类PVFS神经元的静息膜电位较啮齿类更去极化，减少维持膜电位所需的Na+/K+泵活动。这一特性与高输入电阻、低放电阈值协同作用，显著降低基础代谢成本。
线粒体特化
人类皮层线粒体呈现物种特异性“线粒体类型”，其氧耗量较低但ATP输出效率更高。尽管缺乏PVFS细胞特异性数据，但人类神经元线粒体发育更缓慢，氧化磷酸化耦合效率可能更优。在高度髓鞘化的轴突段，线粒体聚集可能进一步支持局部能量供给。
突触适应
兴奋性突触输入
人类PVFS神经元接收的兴奋性突触具有更多功能性释放位点（平均6.2个/活性区），单个突触前动作电位可引发更强的兴奋性突触后电流。这种“少而强”的连接策略替代了啮齿类“多而弱”的模式，提升信号传递效率。
抑制性突触输出
人类篮状细胞在单个锥体神经元上形成更多抑制性突触终末，增强抑制效能。得益于高输入电阻，较少GABAA受体激活即可实现同等抑制效果，进一步提升能量利用效率。
总结
人类PVFS神经元通过多层次适应性进化，在庞大新皮层中实现能量消耗与计算精度的平衡。其微观结构优化（髓鞘化、PNN、树突简化）、电生理特性调整（输入电阻、静息电位、AIS阈值）及突触效能提升，共同构成神经经济学策略的核心。这些机制为理解人类高级认知功能的代谢约束及神经系统进化路径提供了细胞层面的证据。
