研究团队解锁驾驶神经元联系的策略

使用高分辨率成像和3-D计算机造型，俄勒冈大学研究团队发现，神经元的分支臂通过空间通过空间，以平衡它们的需求与其他神经元相连。

理查德·泰勒的团队发现了这些树突的行为方式，他们试图理解分形性质神经元作为设计分形鼓励电极的项目的一部分，以与视网膜神经元连接到地址视力损失由于视网膜疾病。

研究，详细的1月27日科学报告泰勒说，在为神经元树突制造欢迎跑道的电极方面，这项技术可能很重要。

“我们研究中的挑战已经了解我们想要在视网膜中瞄准的神经元将如何连接到我们的电极，”物理系的教授和负责人泰勒说。“基本上，我们必须欺骗神经元以思考，通过使两个具有相同的分形特征，电极是另一个神经元。”

在该项目中，UO团队和新西兰奥克兰大学和坎特伯雷大学的合作者使用共聚焦显微镜，它提供了光学增强的3-D视图，其允许精确测量，检查来自大鼠大脑的海马区域的神经元。

这揭示了在与其他神经元连接之前在多个尺寸尺度上通过空间编织的分支的复杂相互作用。泰勒说，提出了这个问题，为什么采用这种复杂的模式？

在UO博士后研究员Saba Moslehi的帮助下，博士生Julian H. Smith和Conor Rowland转向了3d建模。他们研究了当他们把1600多个神经元的树突改造成不自然的形式，把它们拉直或卷起来时，会发生什么。

“通过扭曲他们的分支并看着发生的事情，我们能够表明天然分支的分形编织是平衡神经元与邻居连接的能力，同时平衡电路的施工和运营成本的同时形成自然电路。罗兰说。

使用称为盒子计数技术的分形分析，研究人员分配了分形尺寸或D值，该值评估了粗鳞和细长的树突与神经元分形图案的相对贡献。

泰勒说，这些D值将有助于优化他的团队植入眼睛后部刺激视网膜神经元的微型电极。

“我们的植入物必须通过仔细选择它们的D值来适应神经元的编织分支，”UO材料科学研究所的成员泰勒说。“与建造直线跑道以便飞行员有效着陆不同，我们的电极需要像编织跑道一样运作，这样神经元就可以在不改变其行为的情况下连接起来。”

大自然的分形有利于他们在多种尺度上生长的好处，泰勒长期以来从分形的生物沉积物寻求生物。他说，虽然树木具有最识别的分形分支形式的分形分支，但是，突出了神经元的不同方式。

“虽然树木的分形特征主要来自分支尺寸的分布，但神经元也使用分支编织的方式通过空间来产生分形特征，”泰勒说。

Taylor, a Cottrell Scholar of the Research Council for Science Advancement, was granted a sweeping U.S. patent in 2015 for not only his development of artificial fractal-based implants related to vision but also to all such implants that link signaling activity with nerves for any purpose in animal and human biology.

Taylor的团队还提出了神经元网络的D值可能有利于脑与脑相关疾病的研究。对于阿尔茨海默病的疾病，泰勒说，它们可能是一种理解神经元之间连通性下降的措施。

“很多疾病导致连通性失去，因为它们进入病理状态时，神经元D值可能会降低，”他说。

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