非特异性的丘脑与前额叶皮层:首先测量的关键大脑链接
在小鼠和人的大脑一样,一个相对大的球状区域叫做丘脑就像一个交换机,提供前额叶皮层,抽象思维和决策的一部分,它的大部分信息。丘脑的责任甚至包括帮助前额叶皮层保持意识和觉醒。
至关重要的,因为这“丘脑皮层的”伙伴关系,神经科学家理解很少来自一个矩阵的连接的细胞在所谓的“非特异性丘脑,”,从感官以外的信息传递。在12月5日最新发表的一篇论文,2012年神经科学杂志》上布朗大学的研究人员日前称,第一个直接测量老鼠之间的因果反应关键丘脑细胞矩阵和前额叶皮层。
“这些丘脑区域占绝大多数的丘脑,但我们几乎不了解他们是如何控制的生理(的)皮质主要作者之一,说:“斯科特•Cruikshank布朗(研究)神经科学助理教授。
在团队的发现是,非特异性丘脑信号最强烈,至少在一开始,通过抑制性神经元在最外层的皮层(图层1)。神经学家一直认为这些信号而不是主要涌入大脑皮层的兴奋性细胞。只有随着时间的推移,重复的丘脑的信号,抑制层1细胞反应那么强烈而兴奋性细胞维持稳定的反应。结果是一个模式的净影响丘脑信号在大脑皮层抑制,但最终让位于一个更稳定,更甚至状态激在一个几百毫秒。
最终持续激活的模式形成鲜明对比的方式感觉信号从具体的丘脑在大脑皮层。由此产生的激发在这些电路开始强劲,然后用repetition-consistent削弱人们停止注意到景点,气味,和其他感官输入一段时间后,如果他们不改变。
神经科学家很大一部分的原因是因为之前并不知道这个Cruikshank和他的同事做的测量是困难的,如果不是不可能的话)来执行使用传统电刺激和记录技术。一旦鼠标大脑组织切片,长连接丘脑皮层发送,称为轴突,切断了。电刺激他们连接到皮层细胞的轴突,但是周围什么都没有,是不可能的。
一个相对较新的技术光遗传学使他们的测量成为可能。光遗传学基因允许科学家工程师特定类型的神经元,这样他们的活动可以由不同颜色的光。团队,包括该研究奥马尔·艾哈迈德和资深作者巴里•康纳斯神经科学在布朗主席optogenetically工程丘脑的基质细胞,以便他们断绝了与光的轴突可以选择性地刺激。因为其他附近的细胞类型没有optogenetically工程,光线不刺激他们。
与此同时,研究人员记录了各种各样的皮层细胞的电活动丘脑轴突连接,看看他们如何回应刺激丘脑的轴突。有时研究人员记录只是第一层抑制性神经元,有时他们仅仅记录deeper-layered兴奋性神经元,有时他们同时记录不同神经元的反应。值得注意的是,籽和深层皮质神经元相互连接。
关键测量结果表明,抑制触感的神经元,称为“图层1中间神经元”,大致还要强的最初反应丘脑的信号比更深层次的神经元兴奋性“金字塔”。反应最终很公道,导致随着时间的推移,稳态兴奋。
Cruikshank说团队还不知道稳定状态的行为的意义是什么,但它可能与维护的基线意识或者关注,让前额叶皮层准备接受和处理信息从其他来源,如感官信号。之前的实验表明,非特异性丘脑受损时,受试者可以陷入昏迷,但,当非特异性丘脑刺激大脑皮层变得更加兴奋。
现在,至少,神经科学家知道如何连接。
