醒来的视觉系统

大脑中的神经元的响应给定刺激取决于有机体是睡着了,昏昏欲睡,清醒,注意或忽视的刺激。然而,尽管在视觉皮层神经回路的特性是众所周知的,负责活动的不同模式的机制在清醒和昏昏欲睡的状态仍然知之甚少。一个领导的研究小组Tadaharu Tsumoto从理研大脑科学研究所观察活动的变化,发生在啮齿动物从麻醉中醒来。

研究小组使用一种双光子功能钙成像技术观察活动视觉皮层细胞的老鼠在麻醉和暴露于视觉刺激的图像在屏幕上移动。用大鼠抑制性神经元绿色荧光蛋白标记,研究人员能够测量活动分别在抑制和兴奋性神经元的数量(图1)。对视觉刺激的神经活动在麻醉记录,然后老鼠被允许后的变化观察两个种群的神经元的活动。

Tsumoto的研究小组发现,抑制性神经元对视觉刺激反应更可靠,有较强的活动在清醒状态比麻醉状态。兴奋性神经元的反应有一个短的衰减时间处于清醒状态,这意味着他们的活动更紧密联系的表示比当动物视觉刺激的影响下麻醉。

这些变化发生在清醒让视觉皮层神经元更可靠的应对环境的视觉刺激。“如果动物唤醒嚎叫从昏昏欲睡的状态或敌人,脚步移动的敏感性或决议视觉刺激将增加,这样他们可以更有效地判断速度和位置的敌人来了,“Tsumoto解释道。

然后团队发现大脑的基底前脑区域,这是众所周知的,在情境依靠大脑皮层活动的变化中发挥作用通过其乙酰胆碱神经元,负责这些神经元的反应的变化视觉皮层在清醒的老鼠。他们发现刺激麻醉动物的基底前脑可能使视觉皮层神经元的发射特性醒着的状态。这些发现强调基底前脑的作用在调节视觉皮层的反应神经元在觉醒。