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研究人员识别出专门记忆速度和位置的神经元

在发现锥体神经元在空间和位置的心理表征中的作用十多年后,一组巴西和美国的研究人员通过识别这些神经元的一个亚型,为科学家们理解大脑的导航系统做出了重要贡献。速度非常精确。

“在涉及动物的实验中,我们证明了抑制性中间神经元的电活动与大脑中的速度表征之间存在关联,”巴西圣保罗州ABC联邦大学的神经科学家AlexandreKihara告诉AgênciaFAPESP。Kihara是发表在《科学报告》上的一篇关于该研究的文章的合著者。

兴奋性神经元和抑制​​性中间神经元位于海马体中,这是一种位于颞叶(耳后)的双侧大脑结构,与新记忆的形成、学习、情绪以及最近发现的空间表征有关。兴奋性神经元激活其他神经元,而抑制性中间神经元阻碍或阻断它们。例如,它们一起可以调节大脑区域的信号传导,以避免与癫痫发作相关的过度活动。

“尽管它们都在编码空间中发挥作用,但我们发现抑制性神经元具有一些额外的功能,”拥有科学技术学士学位和博士学位的JulianeMidoriIkebara说。来自UFABC的神经科学和认知专业。

Ikebara与美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)心理学系研究员PeterSchuette是这篇文章的第一作者。

通过分析小鼠神经活动的视频图像,该小组还观察到抑制性神经元对环境变化(如旋转或大小)的反应不同。“它们比兴奋性神经元更稳定,兴奋性神经元有时会根据环境变化改变位置编码,”Kihara说。

这种行为是未知的,可能与空间记忆有关。“例如,当我们在同一所房子里醒来时,这些更稳定的神经元可能与记住路线或客厅或浴室位置的能力有关,”指导池原博士的Kihara说。研究。

Ikebara指出,在实践中,这是第一项证明抑制细胞功能的研究,抑制细胞占锥体神经元的比例不到10%。研究这些细胞的想法是在她2020-21年在美国攻读三明治博士学位时产生的。获得FAPESP奖学金后,她在《科学报告》文章的通讯作者AvishekAdhikari教授领导的加州大学洛杉矶分校实验室工作了一段时间,学习制作用于记录神经元电活动的微型显微镜。

<0.001。学分:科学报告(2022)。DOI:10.1038/s41598-022-13799-6

此类实验中使用的标准设备,同样位于加利福尼亚州的斯坦福大学开发的Miniscope,售价高得令人望而却步。“大约七年前,加州大学洛杉矶分校的一个小组打开了它,研究了它的内容,并免费发布了一份蓝图,其中包含非常详细的构建和使用说明。感谢这一壮举,其他国家的数百名研究人员已经能够获得这项技术,”住在圣保罗的Adhikari说。

除了将这项技术带到UFABC的Ikebara制造的微型显微镜外,对小鼠神经元电活动的研究还涉及生物传感器和算法。“首先,小鼠被注射了一种带有指令的病毒,以感染细胞并使它们产生一种蛋白质,这种蛋白质在钙水平升高的情况下会发出荧光,这种情况发生在细胞被激活时,”Ikebara解释说。

然后将圆柱形透镜放置在海马体上,并将微型显微镜固定在颅骨表面以记录神经元活动。在实验过程中,动物被放置在旋转并改变大小或形状的围栏中。

在录制了数百小时的视频后,研究人员使用信息论和算法将激活的神经元与小鼠在围栏中的位置结合起来进行映射。

“我们发现,只需查看电激活神经元的地图,就可以非常精确地预测小鼠在环境中的位置,而无需观看视频,”Adhikari告诉AgênciaFAPESP。

Ikebara表示,这些发现有助于更好地了解人们如何跟踪和保留有关路线的信息并了解新位置。Ikebara表示,基于之前对出生时缺氧对成年大鼠大脑影响的研究,这些最新发现为研究阿尔茨海默氏症和其他神经退行性疾病患者学习新途径和位置的困难指明了前进的方向。

出生时缺氧会导致空间记忆缺陷,这一问题也与抑制性神经元的改变有关。

池原进行了她的博士学位。在UFABC神经科学和认知研究生项目的支持下进行的研究,由Kihara和SilviaTakada教授监督。

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