定义链接的树突字段连接大脑半球

马克斯•普朗克神经科学佛罗里达理工学院的研究人员已经开发出一种新组合的技术允许他们识别单个突触的功能性质,链接两个半球并确定它们是如何安排在一个神经元的树突。

每200亿个神经元的大脑皮层收到成千上万的来自其他神经元的突触连接,形成复杂的神经网络,使感觉,知觉,运动,和更高的认知功能。最终这些网络的功能取决于事件发生在一个神经元的树突,扩展从神经元的胞体像的树枝和接收从其他神经元轴突的突触连接,大脑皮层的关键拼图的神经网络,继续挑战是理解突触的功能组织在一个神经元的树突。这需要确定功能性突触输入神经元接收到的属性(什么他们交流),输入的来源(在哪里他们是来自),如何他们安排在树突。在神经元的新文章,MPFI人员详细如何最近设计了新的方法来回答这些问题,揭示功能以遥远的和当地的安排在一个神经元的树突突触输入字段可能在协调网络活动发挥重要作用。

研究生Kuo-Sheng Lee Fitzpatrick实验室的其他成员一起探讨这个问题在鼠标视觉皮层映射的突触输入链接两个皮质半球通过纤维束称为胼胝体。这个途径被认为扮演至关重要的角色协调两个脑半球的活动,,,统一我们的双目视觉系统的世界观。他们开发了一个方法,将允许他们想象一个神经元的树突棘(小树突专门化接收兴奋性突触输入),描述其功能特性,并确定他们是否收到胼胝体的输入。

可视化的活动个人树突棘,李et al .,用一种先进的成像技术,依赖于钙信号检测荧光的变化。通过观察树突棘“点亮”与活体大脑的活动,他们可以呈现不同的视觉刺激动物和决定哪些是最有效的。树突棘,像大多数视觉皮层细胞,反应选择性取向的边缘的视觉场景,这是他们选择的功能属性定义为每个脊柱。然后确定是否接收到棘突触输入从胼胝体,李等人使用直接刺激的其他半球看看树突棘会点亮。有发现一小部分刺可靠和持续激活通过刺激胼胝体的输入,然后他们准备地址是如何安排在树突。

一个有趣的可能性是胼胝体的输入具有类似取向偏好树突领域内可能聚在一起。先前的结果提供的证据为集群的突触输入功能属性和建议coactivation集群输入可以扩大对神经元的反应的影响。

但是,当他们做了分析,他们发现,接近双刺接收胼胝体的输入没有更可能有类似的取向偏好比随机分布在树突棘的领域。然后他们认为另一种可能性。也许胼胝体的刺是集群non-callosal刺取向相同的偏好,将刺和遥远的地方输入有相似的取向偏好到树突近距离。当他们把对刺,一个胼胝体的接受者,另non-callosal收件人,和研究取向的偏好对,他们兴奋地发现他们比预期更相似。

李等人意识到他们的结论将会加强如果他们能确认功能的证据有序的地方和胼胝体的连接与另一个实验方法:定义突触连接结构上。为此,他们使用了一种新颖的技术称为扩张显微镜解剖可视化与传统光学显微镜纳米突触联系。结果与功能刺激的结果一致,证明了胼胝体的输入和地方输入(来自该地区目标神经元)左右,表现出类似的取向偏好聚集在树突。

这些观察功能集群的概念放入一个全新的背景:“鸟以群分”和“异性相吸”。功能聚类代表一个小尺度空间格局的特异性连接在树突字段可以汇集输入有相似的属性和来自不同的网络。结合证据表明功能集群树突棘的字段可以增强他们对神经元响应的影响,视觉皮层的神经元可能使用这个策略来生成健壮的反应orientation-matched输入的两个半球,导致无缝感知的视觉世界。类似的结构可能适用于胼胝体的连接链接的其他区域皮层,精细组织在个体神经元的树突突触的影响对大规模网络的功能。

这篇文章被转载材料提供的马克斯·普朗克佛罗里达神经科学研究所。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:李,K.-S。Vandemark, K。Mezey D。舒尔茨,N。d &•菲茨帕特里克(2019)。功能性突触胼胝体的输入在小鼠初级视觉皮层的体系结构。神经元,0 (0)。https://doi.org/10.1016/j.neuron.2018.12.005