新发现的类型的神经元的动物的大脑有助于弥补自动

我们的眼睛不仅使我们认识到对象;他们也为我们提供源源不断的信息我们自己的运动。我们是否运行,转过身,或静坐在车里——世界上滑过,我们和叶特有的运动跟踪我们的视网膜。似乎没有工作,我们的大脑计算自动从这个“光学流”。通过这种方式,我们可以保持一个稳定的位置和一个稳定的目光在自己的运动。和弗莱堡大学的生物学家一起,马克斯普朗克研究所的科学家们神经生物学Martinsried慕尼黑附近已经发现的新数组类型的神经元,帮助大脑斑马鱼的感知,和自动补偿。

当我们慢跑通过森林,树木的形象出现在我们的视网膜上后退。这对眼睛都发生在同一个方向。然而,如果我们把关于自己的轴,树木似乎周围旋转。为一个眼睛,这从外而内旋转,另一个从内到外。我们的大脑过程如此大规模运动的视觉环境中,“光学流”,所以当慢跑,例如,我们可以估计速度正确和不经常跌倒。

人类的大脑,当然,并不是唯一能够感知光流。鱼生活在河流和小溪使用这种能力,例如,要防止自己漂流在当前。基于光流鱼纠正其被动漂流通过自己的游泳。鱼的大脑是如何以及在哪里执行这些计算并非之前所知。

“我们想知道的补偿运动触发和神经元,”赫韦格Baier解释道。连同他的部门的马克斯普朗克研究所神经生物学,他搜索,描述了神经网络在斑马鱼幼体的大脑控制某些类型的行为。这并非易事,因为,尽管极小,但5-mm-long鱼幼虫的大脑神经元由几十万。一个优势,然而,是鱼的大脑幼虫几乎是完全透明的。神经元可以在显微镜下直接观察到不需要任何外科解剖。

在他们的实验中,科学家们把小鱼在圆形容器,他们看到黑白条纹移动它们。动物表现出不同的反应取决于运动模式。当条纹从对眼前,鱼游向前或试图扭转。然而,当条纹移动的鱼在一个顺时针或逆时针方向,两只眼睛顺着旋转方向。整个身体的补偿运动(视动的行为)或单独的眼睛(视动的行为)应该使视网膜上的运动信号尽可能小,稳定的鱼。

神经生物学家想识别神经元在大脑处理自动启动视动的或视动的动作。“这就像找海里捞针,”解释Fumi Kubo说,这项研究的第一作者。“这是完全不可想象的仅仅几年前。”For her study, Fumi Kubo, who worked in collaboration with Aristides Arrenberg and Wolfgang Driever from the Institute of Biology I at the University of Freiburg and scientists from the Freiburg Cluster of Excellence BIOSS Centre for Biological Signalling Studies, used a new scientific method: the imaging of the entire brain. Thanks to the latest fluorescent dyes and sophisticated genetic techniques, it has recently become possible to visualise the outlines of all neurons in a fish brain. The special feature of this technique, however, is that the dyes change colour when a neuron becomes active.

在实验中,鱼的头和标记神经系统嵌入在凝胶。墙上的条纹移动模式的自动的容器给动物们的印象,类似于感觉引发IMAX影院。取决于条纹漂移向前或旋转,鱼跟随模式与他们的眼睛或打败它们的尾巴。使用双光子显微镜,科学家们能够观察到的神经元反应的方向移动的条纹。

四个direction-selective细胞类型之前被确认在视网膜上。在很长一段时间里,科学家们预测,这些细胞携带的信息光流下游神经元在大脑的视觉,进而传播运动中心的命令,控制眼睛和身体动作。神经生物学家已经成功地证明这种相对简单的神经元连接的存在。他们还发现了七个未知的细胞类型负责更复杂的反应从双眼的输入。例如,一个类型的细胞变得活跃时双眼感知向前运动,但不是一个顺时针旋转,将唤起转向右边。这一发现显著的是在这两种情况下,左眼应该检测运动从外面。“那么,我们不仅找到新的细胞类型,我们还发现了一个可能的解释为什么鱼的大脑区分平移(向前或向后)和旋转(顺时针或逆时针),”解释Fumi Kubo说。

鱼放回后,油箱里自由自在地游着,科学家的接线图细胞产生基于新神经元记录任务类型和它们的位置在大脑中。他们的发现有助于提供一个更好的理解的处理动作的脊椎动物的大脑。然而,Fumi Kubo说已经思考下一阶段的研究:“下一个挑战将是证明该连接大脑。”