神经元可靠响应直线

单一神经元在大脑的初级视觉皮层可以可靠地检测直线,即使神经元的细胞构成是不断变化的,根据一项新的研究由卡内基梅隆大学的神经科学家,由生物科学桑德拉Kuhlman副教授。该研究结果发表在科学报告在10月16日,为将来的研究奠定基础的感觉系统的反应和适应变化。

我们大多数人认为,当我们看到的东西,就像我们的房子或建筑物,我们工作,我们的大脑是可靠地回应相同的神经元放电。将有意义的假设同样适用,当我们看到简单的横线或竖线。

“我们实验室建设在有这些伟大庄严的列,“Kuhlman说。“逻辑假设是,当我们接近建筑每一天我们的大脑意识到列,本质上是直线,以同样的方式。科学上,我们不知道这是真的。”

而Kuhlman和其他科学家相信这个想法神经元的可靠性是一个可能的假设,他们也有理由相信它可能并非如此。蛋白质成分构成单个神经元的细胞组成不断改变在几小时或几天,这可能改变时对一个给定的刺激。实验假说都没有被证实。

在视野中,研究人员知道,当我们第一次遇到一个刺激,一群神经元在大脑的初级视觉皮层响应刺激的方向,确定刺激是水平的,垂直或倾斜一个角度。神经元传递这个信息深入大脑的视觉皮层下一阶段的处理。但是他们不知道哪些神经元反应,如果每次都相同的回应。

一个新的名为双光子显微成像技术允许Kuhlman神经科学家的实验室可视化一次400 - 600个神经元之间的初级视觉皮层表达荧光蛋白的小鼠模型,当一个神经元被激活。在实验中,鼠标显示序列模式的面向不同的线路——有些水平,垂直,其他角度。这些刺激的兴奋性神经元激活和使他们发出荧光信号,可以看到使用显微镜技术。

两周的时间内,小鼠暴露在相同的视觉刺激,研究人员测量了每个数以百计的神经元反应的状况。在整个研究中,他们发现,大约80%的神经元被可靠地跟踪激活同样的面向。他们还面向可靠地保持沉默到相同的行。这表明他们保持相同的功能角色在大脑电路好几天。

研究人员能够测试一个广泛范围的刺激,包括测量不同厚度的神经元如何回应行。他们发现一些神经元在他们如何回应厚度不稳定,同时保持原来的线方向选择性。Kuhlman不断指出,这表明,单个神经元可以编码特定的视觉特性,同时能够适应他人。

“这是有趣的看到可塑性的一个特性,而不是另一个“Kuhlman说。“这给了我们一个关键洞察我们的大脑如何维持一个稳定的对世界的看法,同时将新信息。例如,您希望能够认出你的建筑,即使轻微的更新,如果你列的构建等清洁。看来我们可以更新一个刺激特性的一个方面没有完全改变给定的神经元的功能响应属性。”

研究人员将使用这个数据集作为他们的下一个组的控制研究,旨在了解这些神经元响应视觉系统在发生变化时,比如在学习一个新的视觉任务或从眼部闭塞后恢复。

这篇文章被转载材料所提供的卡内基梅隆大学。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:全,B, B。求爱者,a D。,好,j . T。,追逐,s M。& Kuhlman s . j . (2018)。功能选择性稳定初级视觉皮层在一系列空间频率。科学报道,8 (1),15288。https://doi.org/10.1038/s41598 - 018 - 33633 - 2