2014年12月12日

抑制性神经元功能更复杂网络动力学的结果

两个主要类型的大脑皮层神经元在大脑被错综复杂的皮质电路连接,处理信息。神经元兴奋性神经元,占所有的80%在这个地区,增加靶细胞的活动。另外20%的神经元抑制,产生相反的效果。

抑制神经元(中间神经元)长期以来被认为是信息处理的关键理解不同。特定亚型的中间神经元可以调节响应增益(对刺激反应的程度)兴奋性神经元或形状的反应选择性靶细胞。在定于12月11日在一项新的研究自然通讯,萨米El-Boustani Mriganka苏尔Picower研究所学习和记忆的假设一个特定类型的上下文相关的方式可能会影响反应中间神经元。

算法控制响应

抑制性神经元在视觉皮层由使用部门和减法来控制计算他们的靶细胞。几个以前的研究表明一个明确定义的类的中间神经原,parvalbumin-expressing (PV +)细胞,调节反应获得通过分裂的抑制,而其他主要类,somatostatin-positive (SOM +)细胞,控制通过减去反应选择性抑制。

分裂的抑制作用可能发生在一系列功能,包括视觉注意力,取向,多种感觉的集成,和价值评估。减去抑制被认为提高神经元选择性,可能增加歧视能力,因此可能增强行为表现。基于早期的研究发现,这些函数被认为是这些细胞类型的本地特性,基于结构,连接,和生物物理学。

创新技术带来新的发现

最近的研究,包括深入检查El-Boustani和苏尔,表明SOM +细胞在特定的一个关键组成部分规定功能的潜在机制。为了唤起不同的中间神经元的反应动力学,探讨抑制的性质,Picower神经科学家使用“一个创新相结合的新颖的视觉刺激,时间精确单脉冲optogenetic刺激,通过双光子钙成像和大规模的记录有针对性的老鼠神经元的反应,”苏尔解释说,牛顿的神经科学教授和西蒙斯社会大脑中心的主任。使用闪光视觉刺激和短脉冲,而不是长期optogenetic激活,研究人员能够定义光伏+和SOM +神经元的响应时间与目标细胞相比,以及分离这两种神经元的抑制作用。

El-Boustani,博士后在苏尔实验室领导这项研究,能够表明SOM +神经元可以执行分裂的抑制和调节响应增益或减去抑制和控制反应选择性。他发现,当刺激激活了SOM +细胞的同时他们的靶细胞,探索时一样大的视觉刺激,他们分的反应。当靶细胞的激活发生在不同time-sooner回应时小视觉刺激——SOM +神经元减去反应。“所以神经功能是动态的;它是由射击协调和响应时间的重叠的电路及其靶细胞,”El-Boustani解释道。

麻省理工学院的科学家证明的能力显著和不同response-dependent切换住大脑表明中间神经原的功能并不是一个不可变的每一个细胞类型的属性,但由于大脑皮层内的更复杂的动态网络。因为皮质抑制性神经元调解不仅信息处理也发挥重要作用在自闭症等脑部疾病,精神分裂症、癫痫,这一发现重要的见解有助于增进了解正常和不正常的大脑功能。