经验要求:视觉在抑制网络发展中的作用
大脑功能,就像生活的其他领域一样,都是关于平衡的。兴奋性神经元增加连接神经元的活性与抑制这种活性的抑制性神经元相平衡。通过这种方式,兴奋和抑制在整个大脑中共同工作,处理信息并指导行为。这些系统的不平衡,有时会在发育过程中出现,导致神经发育障碍,如自闭症。直到最近,研究人员主要关注兴奋性神经元,而抑制性神经元回路的功能和发育尚未得到充分研究。
马克斯普朗克佛罗里达神经科学研究所的新研究表明,视觉系统的抑制性和兴奋性神经元回路通过不同的过程发展,即使成熟回路的组织是相似的。这些发现发表在自然通讯强调继续研究这两种制度发展的重要性,了解这两种制度是理解的基础神经发育障碍.
大脑处理的区域视觉信息主要的视觉皮层是高度组织的,形成了相邻神经元的斑块,这些神经元往往一起活跃,并对相似的视觉特征做出反应。在哺乳动物中,这些模块化的功能映射包括兴奋性和抑制性神经元它们共同创造了对世界的准确描述。
科学家杰里米·张和大卫·菲茨帕特里克现在已经描述了这些抑制性神经元的功能地图的发展初级视觉皮层.虽然兴奋性和抑制性功能图在成熟时是匹配的,但它们的发展是通过不同的并行过程发生的。
兴奋性神经元在早期,在眼睛睁开和接收视觉输入之前,就表现出模块化组织。相邻的神经元以相关的方式对视觉图像做出反应,并对特定方向的刺激表现出相似的偏好。而视觉体验细化这些地图的特定属性,例如来自每只眼睛的视觉信息的对齐,模块化组织的基本特征先于视觉体验呈现。
张博士发现,另一方面,抑制性神经元在视觉体验之前缺乏这种模块活动。“这让我很惊讶,”他承认。“我们没想到在兴奋性神经元中看到的功能图在抑制性神经元中几乎不存在。”这表明,发展成熟的抑制性神经元的功能组织需要视觉经验。事实上,如果视觉输入延迟,功能抑制神经元图的许多特征的发展也会延迟。
这项工作有助于从根本上理解关于抑制在皮层中的作用的更大问题,实验室将继续研究这一问题。“过去十年开发的新技术使我们能够成像抑制性神经元对视觉图像的反应。我们开始认识到抑制的功能重要性视觉处理以及抑制作用在发育过程中是如何变化的。在发育过程中,抑制性和兴奋性神经元必须解决不同的难题,才能到达正确的位置,与适当的伙伴连接,并根据经验完善它们的连接。”Chang说。未来的工作将专注于理解这些谜题是如何解决的。
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