在新的研究中,研究人员在一只老鼠的大脑控制行为与单细胞的精度

第一次,一个神经科学家团队来自哥伦比亚大学的视觉行为控制鼠标通过激活几个视觉皮层的神经元。

在他们的研究发表在细胞研究人员表明,神经元的特定群体,被称为神经元的乐团,在行为有因果的作用。研究人员使用新的光学和分析工具来识别皮质集合体老鼠当他们执行视觉任务。他们还使用了高分辨率光遗传学与单细胞的精度,同时目标选择神经元控制老鼠的行为。而精确的神经元激活任务相关动物的性能改善,其他神经元的激活,不相关的任务,退化的行为。

“这是最激动人心的工作我的实验室出来几十年以来我们证明皮质集合体的关键行为,我们可以与他们弹钢琴并改变动物的行为表现,”拉斐尔Yuste说,这项研究的资深作者和哥伦比亚大学的生物科学教授。”数据显示,此外,神经元乐团是视觉刺激的内部表示,“Yuste补充说,世卫组织还在哥伦比亚大学科学研究所的成员数据。

医学的研究可能具有重要的应用。确定生理相关神经元乐团以单细胞精度可以用来重组活动之间有针对性的神经元和重组的模式错误的神经回路。和重组这些神经元模式有可能治疗病态条件引起的心理和异常活动模式神经系统疾病如阿尔茨海默氏症、帕金森病或精神分裂症,说路易斯•Carrillo-Reid前研究员Yuste实验室和论文的主要作者,“控制视觉引导行为全息回忆皮质集合体。”

“我们仍远未使用这些方法治疗病人,“Carrillo-Reid说,“但这个研究机构完全可以代表一个路线图对重组大脑,神经科学诊所的一步。”

Yuste实验室,研究人员利用双光子钙成像的神经电路和双光子光遗传学方法最初由Yuste集团开发光学读写神经元的活动。与钙成像,可以跟踪在神经回路,神经元就会被激活,而光遗传学,可以激活神经元。此外,利用双光子激光使团队执行钙成像精度与光遗传学单细胞动物的大脑,因为他们在跑步机上运行。

研究人员给老鼠注射了病毒,这允许他们去观察他们的大脑的神经活动模式。他们也能够精确控制神经元的活动。接下来,他们把老鼠双光子显微镜,观察他们,而他们在小跑步机跑。了两个星期,研究人员训练老鼠把视觉stimulus-drifting垂直酒吧呈现给他们一个视频屏幕水垂直酒吧出现就会喷水嘴舔。后小鼠学会副舔的视觉刺激,研究人员确定了组小鼠神经元对垂直酒吧,并使用双光子激光激活那些神经元。这个复活帮助老鼠舔正确比预期更多次,甚至没有任何视觉刺激唤起舔,像老鼠看到垂直酒吧是一个幻觉。研究人员甚至引发了舔行为刺激只有两个神经元,只要他们相关神经元的特定群体的行为。

电刺激大脑的不同区域已经使用了几十年改善运动障碍如帕金森氏症的症状,而最近,抑郁症治疗神经精神障碍。这种技术,称为脑深部电刺激,是用来帮助成千上万的患者每年。的技术,然而,涉及大量的神经元的操纵的空间位置和标识是未知的。在这项研究中,研究人员显示原理的证明,识别和定位非常具体的神经元可以改变行为,打开通往正确使用这种技术来帮助脑部疾病的问题,“现在Carrillo-Reid说,他将在墨西哥国立自治大学的一个实验室。

“此外,这一事实可以取代一个感官的刺激激活神经元表明我们可能开始接近理解什么是知觉,或一个想法是什么,”Yuste说。”,可以是一个重要的一步在理解我们的大脑是如何工作的。”

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