用光重新编程大脑的GPS

伦敦大学学院(UCL)的神经科学家使用激光束“打开”小鼠的神经元，为记忆的隐藏工作提供了新的见解，并展示了记忆是如何支撑大脑内部的GPS系统的。

这项研究发表在该杂志上细胞，解释了研究人员如何利用“全光学”方法，使用双激光同时读取和写入的活动。地方的细胞’(一种神经元)虚拟现实环境．

值得注意的是，通过刺激位置细胞，科学家们能够重新激活(或找回)内存在一个地方，老鼠得到了奖励，这反过来“精神上传送”老鼠，使他们表现得好像他们在奖励的地方。

这项新研究建立在John O'Keefe教授(UCL细胞与发育生物学)的开创性工作的基础上，John O'Keefe教授因发现位置细胞而获得了2014年的诺贝尔奖。这些细胞存在于大脑中一个叫做海马体的区域，只有当动物进入环境中的特定位置时才会活跃起来。

位置细胞被认为代表了环境的认知地图——就像内部的gps一样——并保留了位置记忆。伦敦大学学院的这项新研究首次直接表明，定位细胞活动是大脑导航能力的基础。

研究结果让我们更深入地了解了记忆是如何储存的，伦敦大学学院的科学家们相信，这一发现最终可以帮助我们开发出治疗痴呆症和阿尔茨海默病等影响记忆的疾病的新疗法。

第一作者Nick Robinson博士(伦敦大学学院沃尔夫森生物医学研究所)说:“这些结果提供了直接的因果证据，证明小鼠使bob88体育平台登录用位置细胞活动所代表的信息来指导它们的行为。”换句话说，定位细胞确实会告诉老鼠它在哪里，而且当老鼠做决定时，它们实际上会“倾听”它们的定位细胞。这为记忆如何储存在大脑中提供了新的见解，也为操纵这些记忆来影响行为提供了新工具。”

他补充说:“记忆障碍——比如痴呆症和阿尔茨海默氏症——给社会带来了巨大的成本。这项工作可能最终会更好地了解这些疾病，以及治疗干预的新靶点。”

资深作者Michael Hausser教授(伦敦大学学院沃尔夫森生物医学研究所)说:“这项研究是一个改变游戏规则的研究，因为它表明我们可以使bob88体育平台登录用特定神经元的光学读写活动来操纵记忆，使我们更好地理解-并有可能改进-神经回路活动如何帮助我们做出决定。”

实验研究解释

伦敦大学学院沃尔夫森生物医学研究所的研究人员利用一种强大的方法，结合了两种革命性的技术，bob88体育平台登录利用光来读取和写入大脑中的电活动。

首先，他们改造神经元，使其表达基因编码的钙传感器，使细胞在活跃时发光。其次，他们在相同的神经元中表达了光敏“光遗传”蛋白质，使他们能够用激光光束激活特定的细胞，使用数字全息术(与激光表演中使用的技术相同)。

通过结合这两种技术，该团队可以记录和操纵虚拟现实中鼠标导航大脑中同一神经元的活动。

伦敦大学学院的科学家们使用这种方法，在老鼠导航到虚拟世界中的特定位置以收集糖水奖励时，对海马体中的位置细胞进行了定向激活。他们首先用光学方法记录了大量海马位置细胞的活动，识别出那些在奖励位置特别活跃的细胞，从而形成对该位置记忆的基础。然后他们使用全息定位激光束在虚拟世界的不同位置激活这些特定的位置细胞。

值得注意的是，对位置细胞的刺激足以找回对奖励位置的记忆，导致老鼠在新的位置寻找奖励。换句话说，光对神经元的刺激“在精神上传送”了动物，使它们表现得就像在奖励的地方一样。这是第一个地方激活的例子细胞使我们能够找回环境的记忆，并帮助我们导航。

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