新技术捕获快照整个大脑的活动
测量大脑活动时,科学家们的工具可以精确观察大脑的一小部分(不足一立方毫米),或模糊的看一个更大的区域。现在,洛克菲勒大学的研究人员描述了一种新技术,它结合了两个这些生命最好的抓住了全球老鼠大脑活动的详细的快照。
“我们希望开发一种技术,将显示您的活动在单个神经元的精度,但在整个大脑的规模,”研究作者尼古拉斯·瑞尼说,实验室的博士后研究员马克•Tessier-Lavigne教授实验室的大脑发育和修复,和洛克菲勒大学的校长。
描述的新方法,细胞,所有的活跃大脑神经元的照片在一个特定的时间。老鼠大脑包含几十个数以百万计的神经元,和一个典型的图像描绘了大约一百万个神经元的活动,Tessier-Lavigne说。“这项技术的目的是加速我们理解大脑是如何工作的。”
让大脑透明化
”,因为我们的技术的性质,我们不能想象生活在大脑活动活跃时间只看到神经细胞在特定的时间我们的快照,”伊丽莎·亚当斯说,Tessier-Lavigne研究生的实验室,该研究的作者之一。”但我们获得在这个交换是一个全面的观点大多数神经元在大脑中,和比较这些活跃的快照之间的神经细胞群,一个健壮的和没有偏见的方式。”
工具是如何工作的:研究人员让一只老鼠的情况,将会引发改变大脑活动作为服用精神药物,对对象而探索刷牙胡须,育儿pup-then使测量后暂停。停顿是很重要的,他解释道,因为神经元活动间接的技术措施,通过神经元基因的翻译成蛋白质,这大约需要30分钟。
研究人员随后治疗大脑让它transparent-following协议的一个改良版本iDISCO由吴Zhuhao开发,一个博士后Tessier-Lavigne实验室和可视化使用纸张显微镜,将3 d所有活动神经元的快照。
确定在一个活跃的神经元位于大脑,Christoph Kirst在洛克菲勒中心的一位物理学和生物学的研究,开发的软件检测活性神经元和自动快照映射到一个3 d老鼠大脑的阿特拉斯,生成的艾伦大脑研究所。
尽管每个快照大脑活动通常包括大约一百万个活跃的神经元,研究人员可以快速筛选,大量数据相对比较一个快照到另一个快照,瑞尼说。通过消除神经元活跃在这两个图像,研究人员只剩下那些特定于每个人,使他们能够在每个国家各不相同的是什么。
观察和测试大脑是如何工作的
他补充说,该工具的主要目的是帮助研究人员生成假设关于大脑功能,然后在其他实验可以进行测试。例如,使用他们的新技术,研究人员在与凯瑟琳在哈佛大学霍华斯和其他科学家合作,发现当一个成年老鼠遇到一只小狗,一个地区的大脑是活跃在parenting-called内侧pre-optic核,或MPO-lights起来。但他们也观察到,在MPO区域成为激活,减少皮质杏仁核的活动,一个过程的厌恶反应,他们发现是直接连接到MPO“育儿地区”。
了解更多:原子力显微镜成像纳米级神经元的动力学
“我们的假说,”他说,“是,育儿神经元把恐惧阻碍活动区域,这可能会抑制厌恶老鼠可能对幼崽的反应。”Indeed, mice that are being aggressive to pups tend to show more activity in the cortical amygdala.
为了测试这个想法,下一步是块大脑区域的活动,看看这降低了侵略的老鼠,他说。
这项技术也有更广泛的影响不仅仅是看老鼠大脑的哪些方面是活跃在不同的情况下,他补充道。它可以用来映射的大脑活动,以应对任何生物的变化,如药物或疾病的传播,甚至探索大脑是如何做决定的。“你可以使用相同的策略地图任何你想要的老鼠的大脑,”他说。
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。
出版
瑞尼Net al。映射的大脑活动通过自动卷立即早期基因的分析。细胞,2016年5月26日在线发表。doi: 10.1016 / j.cell.2016.05.007
