大脑细胞如何选择哪个连接保持

大脑细胞或神经元,不断修补他们的电路连接,一个至关重要的功能,让大脑来存储和处理信息。而神经元经常测试新的潜在合作伙伴通过短暂的接触,只有一小部分羽翼未丰的连接,称为突触,是选择成为永久性的。

兴奋性突触选择的主要标准是基于他们experience-driven参与反应神经活动,但是这样的选择是如何实现在分子水平上一直不清楚。在一项新的研究中,麻省理工学院的神经科学家已经证实,基因和蛋白质,CPG15,允许利用突触作为门将经验。

在一系列的小说中所描述的实验细胞的报道,团队在麻省理工学院Picower研究所学习和记忆应用多光谱、高分辨率双光子显微镜看潜在的视觉皮层突触来来去去mice-both光,或正常视觉体验,在黑暗中,没有视觉输入。通过比较观察在正常小鼠和的设计缺乏CPG15,他们能够显示所需的蛋白质是为了视觉体验促进新生兴奋性突触的过渡到永久。

缺乏小鼠CPG15只展示一个行为缺陷:他们学习比正常小鼠慢得多,说资深作者艾莉Nedivi, William r .(1964) &琳达r .年轻Picower研究所神经科学教授。他们需要更多的试验和重复学习协会,其他老鼠可以快速学习。这项新研究表明,是因为没有CPG15,他们必须依靠电路突触只是碰巧抓住,而不是一个电路架构,改进了经验最优效率。

“我们大脑的学习和记忆真的具体表现的能力一般,不断适应和应对环境的变化,“Nedivi说。“这并不是说老鼠缺乏CPG15电路没有,他们只是没有这个功能,这是非常重要的,通过使用优化的。”

看在光明与黑暗

第一个实验报告,由前麻省理工学院博士后Jaichandar萨勃拉曼尼亚,他现在是堪萨斯大学的助理教授,本身是一种对神经科学的贡献,Nedivi说。这部小说标签和成像技术实现在这项研究中,她说,允许跟踪关键事件在突触形成前所未有的空间和时间分辨率。研究解决”的出现树突棘”,这是兴奋性突触的结构突起形成突触脚手架的招聘,PSD95,这表明突触有留下来。

团队专门跟踪标记在老鼠的视觉皮层神经元正常的视觉体验,两周后在黑暗中。令他们吃惊的是他们看到刺通常会经常出现,然后又以同样的速度消失不管光明或黑暗的老鼠。这种仔细的审查刺确认脊柱形成经验并不重要,Nedivi说。颠覆一个共同的假设,认为经验是必要的刺,甚至出现。

通过跟踪PSD95可以证实突触的存在,成为稳定在正常的视觉体验的积累,蛋白质。但问题是:经验是如何驱动PSD95突触?的团队推测,CPG15活动依赖和与突触稳定有关,这工作。

CPG15代表的经验

调查,他们重复同样的光明与黑暗的经历,但这一次在老鼠工程缺乏CPG15。在正常小鼠,有更多PSD95招聘在光比在黑暗的阶段,但是在没有CPG15老鼠,看到的经验根据从未改变。就好像CPG15-less光就像正常老鼠老鼠在黑暗中。

后来他们尝试另一个实验测试是否低PSD95招聘时看到正常小鼠在黑暗中可以被外源表达CPG15获救。事实上,PSD95招聘暴涨,如果动物暴露在视觉体验。这不仅表明CPG15光携带的信息经验,它可以代替它在黑暗中,本质上是“欺骗”PSD95好像体验要求。

“这是一个非常激动人心的结果,因为它表明CPG15不仅仅是必需的突触进行双向选择,但也足够了,“Nedivi说,“独一无二的与所有其他参与突触可塑性的分子。”

一个新的模型和方法

总的来说,本文的数据允许Nedivi提出双向突触稳定的新模型:不管神经活动和经验,刺出现与羽翼未丰的兴奋性突触和进一步发展所需的受体。如果活动和经验的方式发送CPG15,吸引PSD95和突触稳定。如果经历不涉及突触,变得没有CPG15,很可能没有PSD95和脊椎枯萎。

摘要潜在意义之外发现了经验依赖突触稳定,Nedivi说。密切监测的方法描述的增长或萎缩刺和突触在操作(如基因敲出或修改)允许一系列研究,研究一个基因,或药物,或其他因素影响突触。

“你可以把这个应用到任何疾病模型,并使用这个非常敏感的工具看到突触可能是错的,”她说。

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