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      科學家們發(fā)現(xiàn)了大腦中三種細胞類型的功能和聯(lián)系
      
			
      
				2019-01-11 17:51:07
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      大腦是如何運作的仍然是個謎:科學家甚至不確定大腦中有多少種神經(jīng)細胞。要知道大腦是如何工作的，他們不僅需要知道神經(jīng)細胞的類型，還需要知道它們是如何協(xié)同工作的。索爾克研究所(Salk Institute)的研究人員離解開這個黑匣子又近了一步。
      

      科學家們發(fā)現(xiàn)了大腦中三種細胞類型的功能和聯(lián)系
      

      利用先進的視覺和基因技術，研究小組在視覺皮層中發(fā)現(xiàn)了一種新的神經(jīng)細胞亞型。該小組還詳細描述了新細胞和兩個類似的神經(jīng)元如何處理圖像并連接到大腦的其他部分。學習大腦如何在如此詳細的層面上分析視覺信息，也許有一天會幫助醫(yī)生理解精神分裂癥和自閉癥等疾病的構成要素。
      

      Salk教授Edward Callaway說，他是12月6日發(fā)表在《神經(jīng)元》雜志上的論文的資深作者。
      

      解開大腦的詳細工作機制一直是一項進展緩慢的挑戰(zhàn)。歷史上，科學家們用染色來證明不同的神經(jīng)元有不同的形狀，可能是不同類型的細胞。然而，大腦中神經(jīng)元類型的真實數(shù)量仍然是個謎。Callaway將解開神經(jīng)元連接和功能的任務比作情報監(jiān)視。二十年前,技術跟蹤各種大腦神經(jīng)元之間的連接是一樣復雜的拍攝一組人在一個城市的角落在手機:每個人在說到另一個地方,但是談話的另一端的人可能是一個街區(qū),或全國。談話的內(nèi)容是無法推斷的。
      

      Callaway說:“就像手機通話一樣，每一種類型的神經(jīng)元只與特定類型的神經(jīng)元相連，但它可能是大腦中其他任何地方的細胞。”他說，過去五年開發(fā)的新的小鼠模型和其他技術提供了像電話竊聽監(jiān)控一樣強大的繪圖工具，讓科學家能夠追蹤“神經(jīng)元類型是什么，哪些細胞類型在相互交談，以及它們在談論什么”。
      

      在他們的新論文中，Callaway和他的同事們通過在動物模型中有選擇地對特定的細胞類型進行基因操作，來可視化不同類型神經(jīng)元特有的大小、形狀和電活動，從而解決了這些問題。
      

      研究小組研究的這三種神經(jīng)元類型是一種更大的神經(jīng)元分類——興奮性錐體神經(jīng)元(以其形狀命名)——的一部分，在整個大腦皮層發(fā)揮著重要作用。盡管所有的實驗都是在小鼠的視覺皮層中進行的，但在包括人類在內(nèi)的許多動物的大腦中，同樣的神經(jīng)元細胞類型可能存在并發(fā)揮著類似的作用。
      

      以前，人們沒有很好的工具來標記或觀察清醒小鼠大腦中特定的錐體細胞類型。但是使用這種先進的視覺技術，我們可以看到細胞的活動，以及每種細胞類型可能如何為不同的目的處理不同種類的信息。
      

      索爾克大學的科學家們使用特殊的成像技術，展示了這三種細胞類型是如何以及在什么時候被激活的，以應對展示給一只活老鼠的不同圖像。為了追蹤新細胞的神經(jīng)回路，研究小組使用了Callaway實驗室發(fā)明的一種改良的狂犬病病毒方法，來繪制這三種神經(jīng)元類型與大腦其他部分細胞之間的聯(lián)系。
      

      兩種成像測試的結合描繪了不同神經(jīng)元的功能。
      

      在視覺測試中，對精細的空間信息敏感的兩種神經(jīng)元類型也被映射到負責分析各種信息的大腦區(qū)域。同樣的，在視覺測試中對方向和速度做出反應的神經(jīng)元，在狂犬病圖譜實驗中與大腦的不同部位連接的方式也不同。
      

      “一種特定的細胞類型對快速移動的刺激做出反應，這不是偶然的，因為這些神經(jīng)元連接到大腦中負責控制眼球運動的部分，”Callaway說。輸出與電路的功能相匹配。
      

      Callaway預計未來的實驗可能會確定這些神經(jīng)元更多的功能。
      

      Callaway說:“現(xiàn)在我們對這些神經(jīng)元有了這樣的了解，這就引出了關于神經(jīng)元在做什么的新假設和新想法。”“我們可以用這些細胞類型建立新的實驗，看看它如何改變老鼠的行為。”
      

      了解細胞類型在不同環(huán)境下的聯(lián)系和功能，最終可以幫助解釋自閉癥和精神分裂癥等各種情況下的問題所在。
      

      Callaway補充說:“我們研究的大腦部分是視覺皮層，但是我們所觀察的細胞類型也存在于大腦皮層的其他部分，比如涉及運動或認知功能的區(qū)域。”
      
			

			
        
      
			
      
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