确定的细胞控制大脑的内存流

从出租车司机前往时代广场到通勤回家在高速公路上,我们都把地图在我们的头标以重要位置。老鼠和哥伦比亚大学的一项新研究表明,通过大脑活动的微妙的起伏,一小群细胞帮助大脑的内部GPS记住哪些地方最重要。这些发现强调了一个事实:导航环境需要大脑的灵活性:记忆是大脑细胞活动必须改变形成或回忆道。

这项研究,发表在神经元,也可以提供深入了解精神疾病,如自闭症和精神分裂症,常常为中断这种灵活性。

“记忆是液体,不固定,但确切地观察脑细胞,或神经元,灵活地躺下或召回记忆长期以来科学家证明了挑战,“阿提拉Losonczy说,医学博士,博士,哥伦比亚大学首席研究员的心理大脑行为研究所和莫蒂默·扎科曼论文的资深作者。”,今天的我们提供学习,第一次,视觉证据表明某一特定类型的神经元使这种灵活性成为可能。”

我们的工作和别人的工作,很可能有助于阐明这些中断如何导致这些疾病的严重症状。

学习和记忆是大脑的总部海马体,可以分为不同的区域,处理与内存相关信息。在这项研究中,研究人员专注于CA1区,编码一个动物的位置,由研究人员发现获得了2014年诺贝尔奖。

2016年,Losonczy博士的实验室发现,CA1神经细胞可以像归航信标;当一只老鼠寻找一些东西,像水一样,神经活动上升为动物走近了。

“问题就来了:这是导演激增活动吗?”Losonczy博士说,他也是一个哥伦比亚大学的神经科学教授瓦大学的内科医生和外科医生。

一般来说,科学家将神经元分成两种类型:兴奋和抑制性。兴奋性神经元是油门踏板;他们开其他神经元的活性。相比之下,抑制性神经元是刹车:它们抑制神经活动。

今天的研究集中于一个特定类型的CA1叫做——血管活性肠polypeptide-expressing抑制性神经元,或贵宾,细胞。研究人员先前确认贵宾细胞的存在,但没有检查他们学在动物的海马。

使用双光子显微镜,Losonczy博士和他的团队监控VIP-cell活动的老鼠跑在跑步机上满载着各种景象和声音,一些熟悉的和其他新的。这使得研究人员研究动物的大脑回应他们探索周围的环境,没有一个特定的目标。

在第二组实验中,小鼠被赋予的任务:找到一个水奖励被放置在一个特定的,没有任何标记的位置在跑步机的路径。

VIP-cell活动倾向于高峰期间两组实验:首先是动物跑漫无目的地然后在面向目标的学习当它寻求回报。额外的实验和计算模型,进行合作文章的第二作者Panayiota Poirazi,博士,揭示出VIP细胞CA1神经活动的严重影响。

“默认情况下,CA1兴奋性神经元集群保持的,邻近的抑制性神经元的目标和压制他们的活动,“Losonczy博士说。“但随着动物学习,第二个抑制性神经元集群——所谓的VIP细胞——生命。”

在一系列小题大作的机械化的步骤中,贵宾细胞抑制性神经元的第一目标集群,有效地压制他们。

“与抑制性神经元不再压制他们的活动,兴奋性神经元被自由开关,“Losonczy博士说。“这引发了连锁反应;激活整个CA1存储电路,最终允许学习的动物。

反映这种分段机制,Losonczy博士将VIP disinhibitory神经元细胞,因为它们通过抑制抑制性神经元。因此去抑制兴奋性神经元似乎是一个巧妙的方式可以被激活——拐弯抹角了。

尽管去抑制似乎违反直觉,Losonczy博士认为它实际上是说明性的精致和调整学习的本质。一个简单的电路,与一个开关,会太钝了。额外的复杂性可能已经进化到记忆的复杂性质相匹配。这种复杂性也给电路添加灵活性在选择这组神经元被激活,从而提供一个额外的,微妙的方式调整自身在学习。

前进,研究小组将继续调查VIP细胞,以及其他细胞类型在海马参与学习。他们也乐观对理解这些发现意味着疾病的神经回路中断被牵连。

“正常大脑功能需要对兴奋和抑制的一种微妙的平衡,但许多神经精神疾病,比如精神分裂症和自闭症,特点是这种类型的神经活动的不平衡,“Losonczy博士说。“我们的工作,和别人的工作,很可能有助于阐明如何将这些中断导致这些疾病的毁灭性的症状。”

这篇文章被转载材料所提供的哥伦比亚大学。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:Turi, g F。、李W.-K。、Chavlis年代。Pandi,我。O ' hare, J。普利斯特里,j·B。,…Losonczy, a (2019)。——血管活性肠Polypeptide-Expressing中间神经元在海马体支持面向目标的学习空间。神经元,0 (0)。https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.01.009