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      一個由國際人腦項目研究人員組成的國際研究小組放大了紋狀體中的神經元回路
      
			
      
				2019-11-10 15:07:49
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      大腦如何將來自外界的信息轉化為我們記得的東西?一個由國際人腦項目研究人員組成的國際研究小組放大了紋狀體中的神經元回路，紋狀體是涉及記憶，行為和獎勵學習的大腦結構。這項發(fā)現發(fā)表在《PLOS計算生物學雜志》上，增加了我們對神經系統(tǒng)基本功能及其學習和適應不斷變化的條件的能力的了解。
      

      一個由國際人腦項目研究人員組成的國際研究小組放大了紋狀體中的神經元回路
      

      我們都知道這種經歷：我們聽到一種樂曲，并且它以某種方式留下了自己的印記，因此，即使幾十年后，當我們再次聽到它時，我們也會意識到它。我們只看過梵高的一幅畫，這幅畫一直給我們留下深刻的印象。但是，如此短暫的旋律如何成為大腦的一部分，并導致形成影響我們行為的記憶呢?
      

      大腦中的信息處理發(fā)生在通過突觸相互連接的神經元回路中。這些突觸的每次修改都會影響我們記憶事物或對某些刺激做出反應的方式。調節(jié)神經元回路的一種方法是通過突觸可塑性過程，其中某些突觸隨著時間的推移會隨著神經活動的增強或減弱。通過分析突觸修飾基礎的生化反應網絡，海德堡，洛桑，朱利希和斯德哥爾摩的科學家已經獲得了有關可塑性機制的新見解。
      

      如果我們想加深對分子水平計算中諸如學習和記憶形成等高級現象的認識，那么可塑性機制的仿真至關重要。
      

      在神經元中，外部和內部信息處理通過確定突觸可塑性的突觸信號轉導網絡進行。有時，甚至單個分子(通常是酶，蛋白質，可大大加速或催化特定的化學反應)也能夠在這些網絡中實現計算能力。一種這樣的情況是哺乳動物腺苷酸環(huán)化酶(AC)家族，其可以將細胞外信號翻譯成細胞內分子cAMP，這是主要的細胞第二信使信號分子之一。Forschungszentrum Juelich的Paolo Carloni說：“這些酶讓我著迷了很長時間，因為真正重要的不是催化反應有多快，而是大自然如何嚴格控制這些化學機器：具體輔助蛋白 通過精確地靶向AC酶，啟動化學反應，其他酶則阻止它們。我們的工作為理解這些AC蛋白的“分子識別”邁出了重要的一步，在此基礎上，神經元可以以驚人的精確度和保真度控制AC催化反應的速度。這繼而激活了神經功能所必需的后續(xù)下游過程。”
      

      大腦表達9種膜結合AC變體，而AC5是紋狀體中的主要形式。在獎勵學習過程中，cAMP產生對于加強從皮質神經元到紋狀體主要神經元的突觸至關重要，其形成依賴于多種神經調節(jié)系統(tǒng)，如多巴胺和乙酰膽堿。“在這項研究中，有必要將四個實驗室的科學家的不同計算專業(yè)知識集中在一起，以多尺度模擬方法來構建依賴AC5的信號系統(tǒng)的動力學模型，” Rebecca Wade領導了這項研究。海德堡理論研究所(HITS)。“根據這種模式，
      

      本文提供的結果包括海德堡理論研究所(HITS)的麗貝卡·韋德(Rebecca Wade)研究小組，洛桑聯邦理工學院的Ursula Roethlisberger，洛桑大學技術學院的Paolo Carloni和皇家學院的Jeanette Hellgren Kotaleski斯德哥爾摩技術學院。該項目已從人腦項目獲得資助。
      
			

			
        
      
			
      
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