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Cell第一次在单细胞奥林巴斯显微镜水平上控制大脑的举动

标签:第一,第一次,一次,单细胞,细胞,奥林,奥林巴斯,显微  2019-7-5 10:00:41  预览

  

生物转达道:来自哥伦比亚大学的神经科学家团队首次通过激活小鼠视觉皮层中的一些神经元来控制小鼠的视觉举动。

这一紧张发现宣布在Cell杂志上。

在这篇文章中,研究人员证实了特定的神经元集群在举动中具有因果作用。他们行使新开发的光学分析工具,识别进行视觉义务的小鼠皮质集群(cortical ensemble,生物通注),还通过高分辨率光遗传学以单细胞奥林巴斯显微镜正确度同时靶向靶标神经元,控制小鼠的举动。效果注解与义务相关的神经元的正确激活进步了动物体现,与义务无关的其他神经元的激活降低了举动体现。

“这是几十年来我们实验室完成的最激动人心的工作河北人事考试信息网,由于这证实皮质集群是举动的关键,我们可以通过控制它们,改变动物的举动体现,”文章通信作者,哥伦比亚大门生物科学教授Rafael Yuste说, “此外,数据注解,神经元集群是视觉刺激的内部表征”。

这项研究可能在医学上有紧张的应用。以单细胞奥林巴斯显微镜正确度识别心理学相关的神经元集群可用于重新组织靶神经元之间的运动模式,重新编程错误的神经回路。

“要想将这些方法应用于患者,那还早,”文章一作,Luis Carrillo-Reid说,“但这项研究可能代表了正确重编程大脑的路线图。”

这项研究的重要采用了神经回路双光子钙成像和双光子光遗传学,这是Yuste政府断绝哦最初开发的用于光学读写神经元运动的方法。使用钙成像,人们可以跟踪哪些神经元在神经回路中发射,而使用光遗传学,可以随意激活神经元。此外,研究人员行使双光子激光也可以运举措物的大脑,以单细胞奥林巴斯显微镜精度实行钙成像和光遗传学。

在这项研究中,研究人员给小鼠注射了病奥林巴斯显微镜毒,从而能够观察到大脑中的神经元运动模式。他们还能够用光正确地操纵神经元运动。之后研究人员又将小鼠连接到双光子显微镜上,并让它们在小跑步机上跑步,观察它们。在两个星期的时间里,研究人员训练小鼠将视觉刺激与水关联起来,如许每当垂直条出现时它们会舔水。在小鼠学会将视觉刺激与舔这一动作相关联之后,研究人员确定了小鼠中对垂直条有反应的神经元组,并使用双光子激光重新激活了这些神经元。这种再激活让小鼠正常舔食的次数超过预期,甚至在没有任何视觉刺激的情况下诱发了这个动作,就彷佛小鼠出现了看到垂直条形 幻觉。研究人员甚至通过仅刺激两个神经元来触发舔食举动,只要它们是与举动相关的特定神经元组。

几十年来,人们已经实现通过电刺激大脑的不同区域来改善活动停滞的症状,例如帕金森症,这种被称为深部脑刺激的技术每年帮助了数万名患者。然而,该技术涉及操纵大量神经元,其空间位置和身份未知。

在这项研究中,研究人员展示了相关原理的证据,即识别和靶向特别的神经元可以改变举动,“拓荒了使用这种技术来帮助纠正脑部疾病奥林巴斯显微镜题目的途径,“Carrillo-Reid说。

“此外,通过激活一些神经元可以庖代感官刺激搜索引擎排名,注解我们可能开始更接近理解感知是什么,或者说是什么是思想,这可能是了解我们的思想如何运作的紧张一步。”

原文题目:

Controlling Visually Guided Behavior by Holographic Recalling of Cortical Ensembles