X标记点:小鼠成像研究揭示了大脑如何画了一个映射到一个目的地
实时跟踪大脑细胞活动的老鼠,收益率了解大脑如何存储和组织信息
哥伦比亚大学的科学家们发现了大脑的全球定位系统(GPS)的一个关键特性,帮助老鼠找到它寻求什么。这项研究使科学家定义的确切职责细胞在某一特定地区的海马体,大脑的学习和记忆中心。研究还提出了长期探索神经科学领域:跟踪信息需要通过旅行时大脑的途径。
作者在《公布他们的发现神经元。
“在这项研究中,我们的目标是模拟大脑做什么当我们走在街上漫无目的,和我们的大脑如何寻找一个特定的地址时,“阿提拉Losonczy说,医学博士,博士,哥伦比亚大学首席研究员的莫蒂默b·祖克曼心理大脑行为研究所神经科学副教授哥伦比亚大学医学中心(CUMC)和论文的资深作者。“通过使用强大的双光子显微镜,我们能够观察单个细胞在小鼠海马的活动,然后链接到一个特定的活动行为在这种情况下,导航技术专长是不可能仅仅几年前。”
海马体可分为不同的区域,形成一个相互连接的电路,通过它与内存相关的信息处理。在这项研究中,Losonczy博士和他的团队集中在海马的CA1区主要输出节点,被科学家发现编码的外景地拍摄,被授予2014年的诺贝尔奖。
“我们知道CA1可以分为两个不同的子层的细胞:深和表面的子层,”内森。丹尼尔森说,博士生在CUMC神经科学,论文的第一作者。“科学家们怀疑这个部门是一个迹象表明,这两个子层实际上不同的目的在学习和记忆。但没有人测试过,所以我们决定看看。”
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研究这些细胞,研究人员把老鼠放在跑步机,有不同的颜色,纹理和气味而双光子显微镜CA1监控细胞活动。然后老鼠执行两个任务。
首先,老鼠在跑步机上跑而经历不同的景象和声音,一些熟悉的和其他新的。第二,老鼠发现水的任务奖励放置在一个特定的,没有任何标记的位置在跑步机。团队重复这些实验的几个会议和监控每个子层如何应对不同类型的学习。
老鼠第一个任务执行时,细胞表面的磷层的CA1似乎创建一个内部地图从会话,会话仍基本保持不变。相比之下,深子层细胞形成一个内部地图更动态——实际上重新划定一个不同版本的地图在每个会话。
在第二个任务,但是,当老鼠需要学习的位置隐藏奖励,地图在子层明显更稳定,和更少的动态,比第一个任务。科学家们还发现,deep-sublayer活动密切相关的动物找到回报的能力。子层之间的这个区别,作者认为,可以表示两个不同的过程重要的导航。
“如果你走在街上寻找specific-say的东西,你最喜欢的餐厅的大脑首先需要一个附近的地图,”能源部说。但是发现特别的餐厅,他继续说,大脑也分配的重要性,或突出特定的位置。
“在某种意义上,这是大脑的方式标记在地图上的位置与一个巨大的X,”能源部说。“所以你找那家餐馆,你需要地图和x。我们的研究结果表明,在大脑中,这些不同类型的信息可以传达CA1截然不同的子层的。”
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“如果一个月后你想去参观新的地方,深子层将更新地图,有效地标记的新位置,而底层的社区地图,由表面子层,将保持相对不变,“Losonczy博士补充说。
Losonczy博士,本研究证明了大脑的底层架构允许巧妙的方式来完成一个特定类型的导航。
“真让人难以置信,导航到所需的位置,一个巨大的复杂的壮举,可以表示正是在海马的结构,”他说。”更令人震惊,我们现在可以见证它发生在真正的时间。”
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出版
能源部NBet al。Sublayer-specific编码动态空间导航和学习中海马CA1区。神经元在线发表在2016年7月7日。doi: 10.1016 / j.neuron.2016.06.020
