破译大脑层的作用
新的研究系的发育神经生物学研究所的精神病学、心理学和神经科学,伦敦大学国王学院的调查,揭示了成层的作用在大脑中。该研究发表在神经元表明,神经回路的形成的层速度发展虽然,令人惊讶的是,它不是对功能和特异性连接的建立至关重要。
我们的大脑含有数十亿的神经元通过数以万亿计的突触连接。尽管如此巨大的复杂的连接模式大脑是高度有序和刻板的同一物种的个体。一个共同的大脑组织的特点是突触连接的协议层。为什么大脑组织本身是未知的。大脑中的一个线索的意义层来自于观察突触不是随机分布在不同的层。而不是一个特定的层将包含特定的神经元之间的突触亚型导致层包含突触的形成具有类似功能的属性。因此,一个有吸引力的想法是,在开发过程中大脑的纹理是一个必要的步骤,开发特定的神经元之间的突触亚型,即层确保细胞类型只会连接到细胞类型B和C和D细胞类型,例如。然而,几乎没有实验证据展示层的作用建立细胞特定类型神经元之间的连接。
发育神经生物学,研究人员部门派遣Nikolaou和马丁•迈耶使用斑马鱼作为模型系统的视觉系统提供新的见解层在大脑的作用。斑马鱼的主要视觉区域的大脑,视顶盖,接收输入通过轴突眼的视网膜神经节细胞(RGCs)。这些轴突组织为一个高度精确的顶盖内层流数组。在斑马鱼歧途突变体携带robo2基因的突变,分层布置的RGCs顶盖。作者使用歧途突变体来研究失去分层神经结构如何影响之间的联系的功能发展RGC顶盖神经元轴突和他们的目标。研究主要关注direction-selective电路的发展,使动物告诉对象是朝着哪个方向。
这项研究的一个令人惊讶的发现是,在相对成熟的歧途斑马鱼幼体direction-selective回路的功能性质是相同的那些在正常斑马鱼。更重要的是,作者发现RGC轴突设法与他们的目标在歧途突变顶盖神经元。这些发现表明,层的形成没有必要建立功能和特异性连接。此外发现robo2基因的作用是指导的增长不仅RGC轴突,而且他们的目标神经元共同的板。
如果层不是最终所需功能的神经回路的形成然后他们吗?一个想法是,通过指导匹配神经元共同的生长层,Robo2促进神经元之间的联系。这样的机制将加快电路组装的过程。测试这个想法作者执行同一组实验斑马鱼年轻多了。在这些年轻的动物有一个深刻的赤字direction-selective电路的发展。总的来说,这些发现表明,分层神经结构的正确连接电路最终是可有可无的,但纹理是至关重要的这些神经网络的快速功能开发。
速度的显示,纹理的功能开发电路在大脑中我们提供了实验证据显示层。斑马鱼,至关重要的是依赖于视觉为生存,速度真的很重要,”尼古拉·Nikolaou说这项研究的第一作者。
马丁·迈耶,这项研究的资深作者,还说:“我们的研究揭示了如何引人注目的是塑料和适应性发育中的大脑。神经元可以最终找到彼此,最终形成功能正常连接当纹理线索丢失是我们没有预期。也许通过理解这种可塑性我们可以获得重要的洞察如何修复电路损坏的创伤或疾病。
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出版
Nikolaou N, Meyer MP。纹理视觉电路的功能发展速度。神经元,2015年11月19日在线发表。doi: 10.1016 / j.neuron.2015.10.020
