照亮生活大脑神经通路

利用光,马克斯普朗克研究所的科学家们在Martinsried现在能够揭示对神经生物学或功能连接神经细胞在显微镜下的链子。新的optogenetic方法,名叫Optobow,允许调查信息流动的途径以及目标个体神经元的激活和监视相邻细胞的反应。细胞的形状和他们的接触点还透露,即使在致密的细纤维组织成千上万的细胞相互交织。Optobow,因此可以发现各个组件的功能电路在大脑生活。

现代方法提供越来越详细的见解大脑的结构和功能。现在可以在显微镜下观察时间和地点神经元是活跃在一个特定的任务,如感官知觉或行为。然而,在很大程度上仍然是不可能确定的活跃的细胞连接到对方,确定他们交换信息的顺序。到目前为止,只能获得此类信息,在一定程度上和相当大的努力,通过电生理学和电镜方法。

电生理学,邻近细胞的活动是衡量使用非常薄,空心针,作为电极。这些插入大脑通过动物的皮肤和头骨中的漏洞。然而,它几乎是不可能记录活动从非常小,人口聚集或拖后的神经元,也很难跟踪长神经元之间的连接通道。此外,从只有一个冲动,或一些细胞,可以记录一次。随着现代电子显微镜流程(——),所有大脑神经元和连接在一个固定的记录,一层一层地,通过扫描电子显微镜,然后在电脑上重建。虽然这方法提供了一个非常详细的神经连接模式的快照,动态的信息传播神经冲动的大脑失去了生活。这两种方法具有明显的局限性。“我们正在寻找一种方法来观察神经细胞之间的连接和传输的信息在大脑活动没有杀死或破坏大脑,”解释了多米尼克·福斯特。出于这种追求,福斯特和他的同事们从赫韦格-拜尔的马克斯普朗克研究所的神经生物学发展Optobow方法。

Color-marking活跃的细胞

基因技术方法的帮助下,研究人员渗透到光敏ChrimsonR离子通道进入单个神经元的大脑斑马鱼幼虫。他们也造成了神经元周围的这些ChrimsonR细胞产生GCaMP6,钙指标。一个明亮的荧光蛋白,研究人员可以使神经元的形状,其错综复杂的影响和突触可见,在转向GCaMP6耦合。“这听起来很复杂,我们花了很长时间来开发方法,但它是值得的,”多米尼克•福斯特说。因为斑马鱼鱼仔和他们的大脑是透明的,马克斯·普朗克人员能够激活ChrimsonR细胞通过光关注鱼。的直接照明单个神经元,即使是那些位于大脑深处,通过另一种方法是由Baier发达同时或多或少的部门。

这意味着研究人员能够激活个人ChrimsonR细胞使用光在大脑活鱼。当触发ChrimsonR细胞动作电位在邻近细胞,钙指示剂反应相关的离子流入,造成细胞荧光蛋白光从而脱颖而出的人群通过其亮度的变化。这使得科学家能够观察,生活在显微镜下,神经元类型被激活初始细胞,激活后,何时何地他们变得活跃。

新方法具有相当大的潜力

研究人员已经成功地证明有用的新方法是如何在他们的第一个实验中在斑马鱼的大脑:他们能够表明一些神经元,大脑传输信息从一个区域到另一个使当地的突触,从而留下一个复制的信息领域的起源。“我不知道另一个光学显微镜的方法,会使我们发现这个意想不到的连接”,赫韦格-拜尔说,他领导了这项研究。“Optobow我们能够首次显示,大脑中的神经元彼此连接的生活,活跃的动物,例如当一个行为命令生成的大脑,“Optobow应该使科学家能够取得重大进展的识别细胞神经电路和理解其功能的组件,从而补充——和电生理学。这种方法的帮助下,它还将更容易研究动态变化在细胞连接,例如在学习和发展。