科学家观察新生小鼠脑细胞的活动;揭示它们所需的内存

哥伦比亚大学神经科学家描述了新生成的脑细胞的活动在醒着的老鼠过程称为成年神经发生和发现这些细胞在形成记忆的关键角色。新的研究还提供了线索记忆编码过程出错时发生了什么。

这项研究中,由哥伦比亚大学的研究人员心理大脑行为莫蒂默·扎科曼学院和哥伦比亚大学医学中心(CUMC),发表在今天神经元。

“我们的方法允许我们比较新生儿的活动成熟的细胞在表现动物的大脑,“阿提拉Losonczy说,医学博士,哥伦比亚大学首席研究员的Zuckerman研究所神经科学助理教授CUMC和论文的资深作者。“这些发现可以帮助科学家破译成年神经发生在健康和疾病中所扮演的角色。”

大多数大脑细胞生产在出生之前,但几个选择大脑区域继续增长新细胞到成年。这样一个地区被称为齿状回一个小海马的结构,大脑学习和记忆的总部。但由于齿状回是如此之小,深深埋在大脑,科学家们难以研究。

“在神经科学最伟大的悬而未决的问题之一是,为什么自然决定补充细胞在大脑的这个区域,而不是其他人?”Losonczy博士说。“在这项研究中,我们开发了复杂和精制方法比以往更彻底地研究这个问题。”

早期的研究表明,细胞内齿状回颗粒细胞,让大脑区分相似,然而,不同的环境。这一过程,称为模式分离,是一种大脑内部的全球定位系统(GPS)的重要组成部分。它帮助我们记住我们今天早上把车停的地方,而我们停在两周前,例如。

“大多数出现在齿状回颗粒细胞从出生,但一小部分成年神经发生的结果,它培养出新鲜的颗粒细胞到成年,“Rene母鸡说,博士,神经科学和药理学在精神病学教授CUMC和论文的资深作者。“我们假设这些所谓adult-born颗粒细胞分离模式中扮演着重要的角色。”

使用双光子显微镜,研究人员观察到的活动adult-born颗粒细胞在小鼠的大脑沿着一个跑步机。为了诱导形成新的记忆,这种跑步机内衬截然不同的材质和不同的多种感觉的线索包围。科学家们能够映射这两种类型的颗粒细胞新,adult-born细胞以及旧的成熟细胞参与模式分离。

“其他研究无法形象齿状回,更不用说了单个细胞驻留在它,在这种层次的细节,”阿巴斯Kheirbek博士说,论文的最后作者完成这项工作而在哥伦比亚。“在这里,我们能够证明adult-born颗粒细胞不同的行动比他们成熟的邻居,并确定为什么这种区别是至关重要的。”

的差异,研究人员发现,在于adult-born细胞的独特的活动模式。他们生产后不久,adult-born颗粒细胞与成熟的同行相比表现出高度兴奋性。但在六周之后,这个活动下降。最初的兴奋性,作者假定,可以捕获所需的记忆模式分离的关键。

确定当这个过程被中断,研究者将老鼠放在一个环境,给他们一个小足底电击。然后,他们介绍了动物,安全,环境是相似的,但不同的,从一开始。使用optogenetics-a技术,利用激光操纵特定的大脑细胞科学家暂时沉默adult-born颗粒细胞暴露在安全的环境。一个正常的、健康的老鼠可以区分出这两种设置,表现出的恐惧反应不利的环境。但与沉默的老鼠的脑细胞,环境危险和safe-appeared相同,导致老鼠害怕两个环境。

“这些发现表明,adult-born颗粒细胞不仅需要编码的记忆一个新的经验,还要确定一个体验不同于下,“Kheirbek博士说。“记忆的合并,这是adult-born细胞沉默时,我们观察到的一个关键特性是一个广泛的精神条件焦虑和情绪障碍,创伤后应激障碍”。

”的确,无法区分两种截然不同的,但类似的暂时枪击和汽车backfiring-is经常会出现在这些疾病,”母鸡博士说。“了解adult-born颗粒细胞大脑行为生活的影响是一个重要的一步一天利用这个过程用于治疗目的。”