全球定位系统(GPS)的导航大脑的神经网络
在网上发布的新的研究自然方法,耶路撒冷的希伯来大学和哈佛大学的科学家们宣布了“神经定位系统”(NPS)地图的大脑回路,类似于一个全球定位系统(GPS)接收器满足地球上的位置。
一个多世纪以来,神经学家都试图揭开大脑的神经元电路的结构,以更好地了解大脑是如何工作的。这些大脑回路执行等功能处理信息和引发的反应,是由神经元共同进行一个专门的函数。发送消息到其他神经元,神经元或目标组织如皮肤和肌肉刺激活动,通过他们的专业平衡过程,轴突。
以同样的方式,我们需要知道具体的电路的布线要了解它是如何工作的,有必要映射神经元的轴突连接电路了解他们的功能。因此神经科学研究的一个基本目标是了解大脑的结构和功能连接的电路。
虽然众多科学财团拥有先进我们理解神经组织,可用的映射技术仍不完善:例如,串行电子显微镜技术是有限的在该地区地图,详细解析和tracer-based技术是有限的。
现在,科学家们从亚历克斯Binshtok博士的实验室在希伯来大学的医学院和哈佛大学的杰夫Lichtman博士的实验室已经描述了一个方法来映射的位置轴突分支(乔木)许多单个神经元的同时,在单个轴突的决议。因此,“看到”许多轴突在相同的准备,就可以了解一个地区的特定神经元连接到其他神经元类型和其他地区。
这种新方法可以了解神经网络的组织原则,否则难以或者不可能学习。
什洛莫Tsuriel博士的研究是由来自亚历克斯Binshtok博士的实验室的一个博士后,该研究的主要作者,在学生的帮助下Sagi古德,博士的指导下Binshtok希伯来大学医学院(部医学神经生物学在医学研究所以色列加拿大)和埃德蒙和莉莉-脑科学中心。进行了研究与杰夫Lichtman博士合作从哈佛大学脑科学中心的分子和细胞生物学系。
而不是试图跟踪整个神经元从胞体轴突尖,Tsuriel博士只标记细胞,但在某种程度上表明其轴突分支的位置。为此,他多次注射用于重叠区域的组织目标,三个或三个以上不同颜色的逆行示踪剂。
每一点的示踪剂注入高浓度和传播之间的区域注入点,这样目标组织中的每个区域有不同的颜色组合根据其注射部位的距离。轴突支配每个区域的染料和运输小泡胞体,这样每个泡有一个颜色组合反映出区域拍摄的。几小时后注射,每个神经元胞体充满了囊泡在各种颜色反映颜色的区域,这些神经元刺激活动。因此,基于颜色的组合和强度在单个细胞囊泡运输,网站中的投影轴突可以概述。
这种方法在某些方面类似于原则用于全球定位系统(GPS)接收器,它使用距离三个或更多卫星确定它的位置。因此这项新技术被称为“神经定位系统”(NPS)。
这种新方法提出了的描述自然的方法。
希伯来大学的亚历克斯Binshtok博士说:“我们开发的新方法允许我们回答一个“大问题”神经科学神经回路的组织原则。使用地图的NPS技术许多轴突在相同的组织,我们现在可以研究定义了路线沿神经元将把他们的预测,以及他们的目标。我们也可以学习如何连接的神经元电路变化发展和在各种病理条件。这些问题的答案将会理解的第一步中是如何处理信息的流动和神经系统,以及神经组织的变化是如何影响神经功能。我相信许多科学家会发现NPS方法有助于帮助他们回答问题的大脑是如何工作的。”
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出版
什洛莫Tsuriel, Sagi古德,瑞安·w·草案,亚历山大·m·Binshtok杰夫·w·里奇曼。多光谱标签技术地图许多相邻的轴突投射在同一个组织。自然的方法,2015年4月27日在线发表。doi: 10.1038 / nmeth.3367
