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Science:研究小鼠大腦如何創(chuàng)建位置感

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大腦如何創(chuàng)建位置感?《科學》雜志上zui近刊登了研究人員通過病毒和微型生物光開關(guān)插入小鼠神經(jīng)元,發(fā)現(xiàn)海馬回參與“心理地圖”的構(gòu)建。



Graphic
 
 

近日,挪威卡弗里系統(tǒng)神經(jīng)研究所(Kavli Institute for Systems Neuroscience )等機構(gòu)的研究人員在觀察到老鼠體內(nèi)一種特殊的腦細胞網(wǎng)絡(luò)點亮后,構(gòu)建了它們所處位置的一張“心理地圖”。相關(guān)研究刊登在近期出版的《科學》(Science)雜志上。

在這項研究中,科學家觀察了當老鼠在迷宮中穿梭時,像照明開關(guān)一樣打開和關(guān)閉的大腦細胞。這項研究能夠讓我們了解大腦如何創(chuàng)建位置感。研究發(fā)現(xiàn)海馬回參與到創(chuàng)建心理地圖的工作,但是不太確定的是心理地圖究竟如何形成或者為什么我們迷路。過去的研究表明,當動物處于一個新場所時,海馬回中特定的位置細胞會點亮,但是了解哪種腦細胞向位置細胞發(fā)送信息被證實是非常困難的。

那是因為追蹤大量的未知腦細胞或者說神經(jīng)元如何連接是極為復(fù)雜的,甚至在老鼠等相對簡單的動物中也非常復(fù)雜。

研究人員表示,老鼠的大腦只有葡萄大小,內(nèi)部大約有5000萬神經(jīng)元連接在一起。為了觀察老鼠了解新地點的整個過程,研究人員創(chuàng)造了一種病毒,能夠?qū)⑽⑿蜕锕忾_關(guān)插入到老鼠的神經(jīng)元中。接下來,他們將光導(dǎo)纖維連接到老鼠大腦內(nèi),來連接被開關(guān)增強的大腦細胞,這樣就使研究人員能夠打開生物光開關(guān)并且任意的刺激神經(jīng)元。zui終,他們插入電極來記錄穿梭于不同腦細胞間的電信號。

當老鼠在迷宮內(nèi)尋找美味食物的時候,研究團隊控制那些生物光開關(guān)大約1萬次,這就使科學家們能夠確定不同的神經(jīng)元。與此同時,他們測量了在這些腦細胞之間傳遞的電信號。通過兩種信息的組合,研究團隊能夠重建老鼠在了解所處位置時點亮的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)許多不同的細胞類型參與到創(chuàng)建位置感的工作中。這些發(fā)現(xiàn)也帶來了之前與位置感無關(guān)的細胞的一些問題。

研究人員表示,一個難以理解的事情是不屬于方向感的細胞所扮演的角色。它們將信號發(fā)送給位置細胞,但是它們真正的工作是什么呢?

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