科学家发现细胞在空间导航纠正错误

在常规导航在日常生活中,我们的大脑使用空间和内存映射到引导我们从A点到b点。正如常规:在导航犯了一个错误,需要改正。

现在,哈佛大学医学院的研究人员发现了一个特定群体的神经元的大脑区域参与导航进行的活动当老鼠跑迷宫偏离了正轨并纠正他们的错误。

这一发现,7月19日发表在自然,把科学家进一步了解导航是如何工作的,而提出新的问题。这些问题包括在导航,这些神经元扮演特定的角色,他们在做什么其他的大脑区域被发现。

“导航研究很多,但据我们所知,这是第一次我们发现这种类型的纠错信号,”资深作者说克里斯托弗·哈维布拉瓦尼克的神经生物学研究所副教授HMS。“我认为这个研究我们可以添加一个新的方向与导航研究。”

做一个课程修正

理解导航,哈维实验室一直在研究后顶叶皮层,附近地区的大脑参与空间推理能力,以及学习和规划活动。区域的细胞组成,研究小组说,在很大程度上仍然是一个黑盒。

“所有这些不同的细胞类型,但是当我们开始这个项目时,我们不知道很多关于这些细胞可能做什么,”解释作者乔纳森•绿色研究员在HMS神经生物学。

阐明这些不同的细胞的作用是至关重要的对于理解它们是如何工作的在一起形成的神经回路导航的大脑区域。

审问后顶叶皮层的细胞类型,绿色和哈维变成了同事和研究的合著者迈克尔·格林伯格神经生物学教授,HMS Nathan沼泽蒲赛。他们借了工具在他的实验室里,允许科学家标签细胞以更精确的方式。研究人员使用一种病毒胶囊注入基因调控元素后顶叶皮层,诱导的神经元亚型表达一个蓝色的荧光蛋白。通过这种方法,研究人员有选择性地标记这些神经元来监控他们的活动。

神经元标记,哈维的团队使用的实验技术开发实验室,包括将老鼠虚拟现实的迷宫:鼠标运行在一个球,而一个大型环绕屏幕显示空间导航任务。在这种情况下,任务是通过t型迷宫找到一端一个奖励。作为鼠标执行任务,研究者记录后顶叶皮层的神经活动。

研究人员发现,当一只老鼠并纠正错误的导航时,神经元的亚型变得活跃。即使他们举行如此引导鼠标犯错,通过旋转迷宫或改变颜色线索。然而,如果鼠标没有犯错误,犯了一个错误,但没有正确的,神经元没有火。

当神经元变得活跃,他们一致,促使一个后续实验,研究人员与光刺激细胞。他们发现神经元彼此本质上是天生的,这意味着电流告诉他们火灾可以直接从一个细胞到另一个流。

“这些神经元都一起激活在这些时刻当鼠标偏离其正确路线,必须得到回报,我们认为这意味着他们可能非常重要的学习或校正导航路线,”哈维说。

一个更广泛的信号吗?

研究结果提供的证据,这个子集的神经元发挥重要作用在帮助大脑正确导航错误,但是研究者渴望深入研究如何以及为什么。

哈维很感兴趣这是否纠错信号艾滋病大脑在学习导航路线——他称之为“拼图的一块失踪导航是如何发生的。“探索这个想法,研究人员正在做实验,他们破坏神经元的活动,看看鼠标的导航能力的影响。

“我们想知道如果这个信号参与驾驶一个及时的基础上修正,或如果它是作用于一个更长的时间尺度电路通过帮助学习正确的行为随着时间的推移,”格林说。

虽然这项研究是在老鼠身上做的,绿色表示,人类有一个类似的细胞类型,所以“这纠错信号,我们看到在老鼠身上可以非常相关的在我们的大脑发生了什么。“然而,还需要更多的研究来确认是否这是如此。

有趣的是,这子类型的神经元也存在于其他大脑区域参与导航,以及在视觉皮质和海马体,学习和记忆活动的中心。因此,绿色希望调查的神经元在做什么在这些其他地区了解他们是否在纠错和学习中应该发挥更广泛的作用。

研究人员还计划他们的实验方法应用于其他的子集后顶叶皮层神经元,其中许多也存在多个脑区——希望能识别更多的细胞类型和特定功能。

“如果我们能了解这些神经元在大脑不同区域的子集,希望我们可以在某些广义函数的细胞,让我们更接近了解这个神经回路,这是复制整个大脑区域,作品,”格林说。

参考:绿色J,布鲁诺CA, Traunmuller L细胞类型特异的纠错等。一个信号后顶叶皮层。自然。2023年。doi:10.1038 / s41586 - 023 - 06357 - 1

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