Science：研究小鼠大腦如何創(chuàng)建位置感

【資料簡介】

大腦如何創(chuàng)建位置感?《科學(xué)》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。

  

近日，挪威卡弗里系統(tǒng)神經(jīng)研究所（Kavli Institute for Systems Neuroscience ）等機(jī)構(gòu)的研究人員在觀察到老鼠體內(nèi)一種特殊的腦細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)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(xué)》（Science）雜志上。

在這項(xiàng)研究中，科學(xué)家觀察了當(dāng)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(xì)胞。這項(xiàng)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(dāng)動物處于一個新場所時，海馬回中特定的位置細(xì)胞會點(diǎn)亮，但是了解哪種腦細(xì)胞向位置細(xì)胞發(fā)送信息被證實(shí)是非常困難的。

那是因?yàn)樽粉櫞罅康奈粗X細(xì)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(diǎn)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(qiáng)的大腦細(xì)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(xì)胞間的電信號。

當(dāng)老鼠在迷宮內(nèi)尋找美味食物的時候，研究團(tuán)隊(duì)控制那些生物光開關(guān)大約1萬次，這就使科學(xué)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(xì)胞之間傳遞的電信號。通過兩種信息的組合，研究團(tuán)隊(duì)能夠重建老鼠在了解所處位置時點(diǎn)亮的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)許多不同的細(xì)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(xì)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(xì)胞所扮演的角色。它們將信號發(fā)送給位置細(xì)胞，但是它們真正的工作是什么呢?