钙揭示神经元之间的连接
麻省理工学院的神经科学家领导的研究小组已经开发了一种方法来监控大脑细胞相互协调控制特定的行为,如初始运动或检测气味。
研究者的新的成像技术,基于检测神经元的钙离子,可以帮助他们的地图大脑回路执行这些功能。它还可以提供新的见解的起源自闭症,强迫症和其他精神疾病,办事冯说,论文的资深作者出现在10月18日出版的《华尔街日报》神经元。
“理解精神疾病我们需要研究动物模型,并找出发生了什么异常时大脑的动物的表现,”冯说,詹姆斯w和帕特里夏·Poitras神经科学教授和麦戈文研究所的一员大脑研究麻省理工学院。“这真的是一个非常强大的工具,可以帮助我们了解这些疾病的动物模型,研究脑功能正常和病变的状态。”
的第一作者神经元纸是麦戈文研究所博士后陈钱。
执行任何类型的大脑功能需要许多神经元在不同大脑的部分与对方交流。他们实现这一通信发送电信号,引发的大量涌入钙离子为活跃细胞。使用染料结合钙,研究人员成像在神经元的神经活动。然而,大脑包含成千上万的细胞类型,各有不同的功能,和染料都是所有细胞非选择性,从而无法确定钙这种方法在特定的细胞类型。
为了克服这个,实地团队创建了一个calcium-imaging系统可以针对特定的细胞类型,使用一种绿色荧光蛋白(GFP)。Junichi Nakai日本埼玉县大学的第一个开发出绿色荧光蛋白被激活时,它与钙离子结合后,其中的一个神经元论文作者,罗兰Looger霍华德休斯医学研究所的改性蛋白质所以它的信号足以用生活的动物。
麻省理工学院研究人员然后转基因小鼠表达蛋白在神经元的一种称为锥体细胞,通过配对基因与监管只活跃在这些细胞的DNA序列。使用双光子显微镜图像细胞在高速度和高分辨率,研究人员可以识别大脑锥体细胞活跃,当执行一个特定任务或对一个特定的刺激。
在这项研究中,研究小组能够精确的躯体感觉皮质细胞被激活时,老鼠的胡须是感动,和嗅觉细胞响应特定的香味。
研究人员目前正在发展中老鼠表达calcium-sensitive蛋白质和还表现出自闭症行为和强迫症的症状。通过这些老鼠,研究者计划寻找不同于正常小鼠的神经元放电模式。这可能有助于确定在细胞水平上什么差错,为这些疾病提供机械的见解。
“现在,我们只知道缺陷在neuron-neuron通信在精神障碍中扮演关键角色。我们不知道的确切性质的缺陷和特定的细胞类型,”冯说。“如果我们知道细胞类型是不正常的,我们可以找到正确的异常放电模式的方法。”
研究人员还计划与光遗传学的成像技术结合起来,使他们能够使用光打开或关闭特定的神经元类。通过激活特定的细胞,然后观察反应目标细胞,他们将能够精确地图大脑回路。
进一步探索
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