大脑电路转换空间目标逃离行动发现

Sainsbury康中心和盖茨比的计算神经科学研究单位UCL揭示了老鼠的大脑机制,用来本能地逃到收容所当面对威胁。这是第一次,神经科学家已经能够找到这样一个明确的空间目标和行为之间的联系。

这项研究发表在自然,解释了老鼠把知识的安全地点执行最有效的路线避难所。神经科学家发现,老鼠大脑的两个区域,retrosplenial皮层(负责),上丘(SC),形成一个电路编码方向一个避难所。当面对威胁,RSP-SC电路使老鼠能够准确地东方庇护,逃到安全。

“如果一个火警响起,你会本能地知道如何离开房间去安全的地方。这是因为你的大脑不断跟踪出口在哪里。这种情况发生在不知不觉中,你没有去想它。我们想了解大脑如何使用这些重要的空间信息尽快导航到一个目标位置,”教授说蒂亚戈布兰科,组长在Sainsbury康中心和相应的作者在纸上。

从先前的研究,知道这个过程是基于内存的。负责的一些病变的人仍然能够记得熟悉的位置,但他们迷失方向在空间和失去一个动作连接到一个空间的能力目标。例如,他们可能知道门在哪儿,但他们不知道该采取什么行动。

帮助理解大脑如何利用空间记忆指导行动,布兰科实验室使用微型电极,称为Neuropixels探针,同时记录两个地区的老鼠大脑负责和SC-as他们面对威胁的声音。

“我们发现是计算保护方向,然后将这些信息发送给SC,它使用这个方向把老鼠的头。当我们摄动这两个区域之间的联系,防止负责与SC,害怕时鼠标在一个随机的方向跑。这告诉我们,RSP-SC电路的一个关键途径知道避难所和定向,”布兰科教授解释道。

“在细胞水平上,负责之间的连接和SC连接在一个聪明的方式,允许它利用当地组织的抑制和兴奋性神经元SC注入避难所内存SC。其结果是,皮层细胞生成活动的局部凹凸的SC网络就像指南针的针,不停的指着避难所为鼠标探索环境。

“类似的电路图案已经观察到在不同的生物体,从果蝇到鱼,也许暗示守恒的整个蓝图映射方向动物王国达里奥博士评论道,“窄花边,Sainsbury康中心研究员和盖茨比的计算神经科学在纸上单位和共同第一作者

进一步测试这个发现,神经科学家包括第二个相同的住所但关闭入口。他们发现,负责代表封闭和开放的住所,但SC只代表开放。一个可能的解释是,负责代表了很多可能的目标和SC选择一个特定的上下文是最重要的,在这种情况下,开放带来安全的避难所。

“我们的工作展示了如何快速本能行为anti-predatory逃脱可以被赋予的灵活性。而开车逃离是天生的,逃避的实现依赖于皮质空间记忆信号到达SC通知目标位置所在。这个信号地图避难所的位置在自我中心的空间中,一个随时可用的格式SC的信息,允许快速实现取向庇护,”鲁本淡水河谷博士说,在纸上共同第一作者。

下一个问题的研究是了解大脑如何不断更新重要的空间信息。团队假设这包括感官和自动提示,比如前庭信息。

进一步探索这个,神经科学家在布兰科和Margrie实验室SWC正在做的事情比较研究在其他物种包括招潮蟹展览老鼠一样的逃避行为,但有一个简单的神经系统。这将允许研究人员寻找共享原则的不同物种解决这个问题非常重要。