研究用光控制神经元的行为

OIST神经生物学研究小组发表的一篇新论文确定了一些负责大鼠行为决策的神经元。

杰夫·威肯斯教授所在单位的研究人员使用一种利用光来控制神经细胞活动的技术，使大脑的一个区域失活老鼠在获得奖励的同时表现得更灵活。这项被称为光遗传学的技术使研究人员能够“证明某些神经元的激活或抑制与特定行为有因果关系，而以前的方法只允许我们相互关联。神经活动威肯斯教授说。这篇论文最近发表在《学习与记忆》杂志上，描述了该小组利用光遗传学研究行为灵活性的工作。

光遗传学的工作原理是使大脑中的某些神经元表达一种对光敏感的蛋白质。然后，研究人员用光纤电缆将光照射到大脑中，并可以控制表达光敏蛋白的神经元的活动。在这篇论文中，研究人员描述了他们如何使用这种方法来阻止一组神经元放电或抑制它们的活动。这种方法允许在大脑内特定的目标和严格控制激活或灭活神经元的时间。威肯斯认为，光遗传学正在“颠覆神经科学”。

在该出版物中，研究人员描述了大脑中一个叫做伏隔核的区域的影响，以及它在行为灵活性(或在任务中改变策略的能力)中的作用。老鼠被要求在两个杠杆中选择一个。当他们推一个杠杆时，他们就会得到奖励，并继续获得奖励，推杠杆达到20次。在第21次时，杠杆停止提供奖励，然后另一个杠杆被编程提供奖励。正常情况下，老鼠会继续按几次没有奖励的杠杆，然后切换策略，推另一个杠杆来获得奖励。然而，当伏隔核的壳神经元被关闭时，使用光遗传抑制，大鼠会更快地改变它们的行为，并开始更快地推另一个杠杆。只有当结果反馈时神经元被关闭，当大鼠发现它们是否按了奖励的杠杆时，抑制神经元才会导致这种行为转变。换句话说，当这些神经元在特定时间被静音时，老鼠做得更好，更快地切换到另一个杠杆。

这项研究首次表明，在奖赏或错误反馈过程中，伏隔核壳神经元的光遗传学抑制增强行为的灵活性．威肯斯说，这项工作“表明神经元整合了一段奖励历史，动物在决定是继续还是改变策略时，会咨询这些神经元。”看来伏隔核壳神经元是保存奖励历史的神经元之一。显示这些抑制的清楚的原因和结果神经元有了这种决策行为，没有光遗传学就不可能实现。

展望未来，威肯斯对光遗传学所拥有的可能性感到兴奋。“理解大脑如何工作的真正挑战是，很难识别导致特定行为的神经活动。有了这项技术，我们现在可以做到这一点。”

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