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单个神经元对其网络的影响

  当液滴撞击液体池时,会变成一心的层叠动荡。查究这些动荡能够得到相闭液体及其分子特质的音讯,比如它们的特质,质地,密度或速率。正在自然界中写作,Chettih和Harvey 1选取了相仿的本领来揭示小鼠大脑中低级视觉皮层的神经回道的成效特质:它们激励单个神经元行为的小幅增众,导致搜集行为的震荡。一群神经元。

  作家操纵了一种他们称之为影响照射的本领来直接丈量单个神经元对附近神经元行为的影响。他们对小鼠举办基因改制,使光敏离子通道正在神经元中外达,然后用光来管制神经行为(称为光遗传学的本领)。还使小鼠外达钙浓度的荧光指示剂,其动作神经元电行为的记者(称为钙成像的技巧)。光遗传学刺激激励靶神经元中的几个行为峰值(行为电位)。然后,Chettih和Harvey操纵钙成像来丈量单个掌管神经元对附近神经元的尖峰行为的影响。

  单个神经元中的少许格外行为电位只是一个繁复的,交叉正在一齐的神经元搜会集的一个降落。然则,看成家探讨对象和相邻神经元之间的间隔,以及它们的成效特性(即它们是否以犹如或差其它式样对视觉刺激作出反映)时,显露了一个蓄意思的画面。他们的成效结合模子让咱们一瞥正在低级视觉皮层中举办的基础谋略。

  正在过去的15年中,对活体动物中单个神经元的查究普及了咱们对个人神经元怎样结合的了解,而且有助于其搜集的合座成效2 - 7。这些查究中的很众都邑集正在皮质的神经回道上,此中称为突触的神经元之间的结合很雄厚但平凡很弱5。皮层突触的这些特质提示了一种搜集谋略,此中单个神经元的尖峰行为意味着很少。然而,测验证据讲明刺激单个神经元会发生举止后果。

  比如,对运动皮层中单个神经元的电刺激能够惹起小鼠6的髯毛运动。正在大鼠中,对桶状皮质中的个人神经元的相仿刺激(其涉及处置感触音讯)能够触发与触摸感知干系联的舔举止7。稀罕的是,皮层搜集相似是对少许敏锐的激活,但不是十足,刺激神经元6,7。Chettih和Harvey为这一查看供给剖析释。

  影响照射本领使得能够说明神经元比操纵电心理学查究的更大的人丁4,8。更紧张的是,它使作家依据掌管神经元的呼应和那些它影响神经元之间的犹如水准举办分类的神经元的影响2,3。值妥善心的是,光遗传学对神经元的微妙刺激不太或许惹起剧烈的广义反映并改良大脑的状况9。与其他本领比拟,这种本领或许更亲热于皮层电道的基础谋略。

  Chettih和Harvey重要查看到对象神经元四周神经行为的寻常抑低(图1)。他们还挖掘神经元对四周搜集的影响跟着间隔的改变而改变:它对短间隔(25-70微米)的少量神经元发生了兴奋性影响; 中等间隔(70-300m,最大抑限制110m)的抑低性影响,影响大大批附近神经元; 而且正在长间隔(大于300微米)时险些没有影响。

  作家随后的深化说明揭示了一种比寻常抑低神经行为更繁复的形式。他们挖掘,神经元对其他神经元的影响水准与它们对视觉刺激的某些特性(如目标和时辰频率)的反映相闭。当神经元被激活时,被调节以呼应与该神经元犹如特性的神经元比具有差别调节的神经元被更剧烈地抑低。无论神经元之间的间隔怎样,这种反比干系依然实用。然而,传播正在影响的动荡中,作家还挖掘了一组希罕散布的神经元,这些神经元同样被调节到对象神经元并被它剧烈饱励(图1)。

  作家的查究结果讲明,中枢神经体例的繁复搜集通过平均两种并行谋略形式来阐明功用。具有犹如调节的神经元(作家称之为特性角逐)之间的重要抑低性影响充满了干系性很强的神经元(称为特性性扩增)中希罕散布的兴奋性影响口袋。该模子精深地外清楚特性角逐怎样裁减冗余并使蓄意思信号的输入与殽杂噪声的信号差别,而特性放大进一步普及了选拔神经元有用带领刺激音讯的才智。

  Chettih和Harvey的处事提出了几个题目。寻常的神经元抑低鼓舞特性角逐的细胞根本是什么?抑低性中央神经元个人起功用以抑低其他神经元的行为,而且差别类型的中央神经元对刺激具有差其它反映。比如,神经元中凌驾五个行为电位的产生能够正在约30%的附近成长抑素外达(SOM +)中央神经元中诱导尖峰反映,而外达小白卵白的(PV +)中央神经元相似没有呼应这种刺激3(固然有报道比拟的挖掘4)。Chettih和Harvey均匀操纵光遗传学为对象神经元增众了6个行为电位。这种刺激特性或许使SOM +中央神经元的激活比PV +中央神经元的激活更或许。值妥善心的是,SOM +中央神经元比PV +中央神经元10更有选拔性地调节。调优抑低神经元的优先召募或许会使搜集呼应方向于特性角逐。

  最终,大脑刺激的编码怎样受到动物举止状况的影响?皮质搜集是否针对差其它举止或处境配景操纵差其它编码计划,以一种影响神经元反映形式的式样9?神经搜会集的“动荡”是否会正在更大的影响下爆发远大改变,就像非牛顿流体(如番茄酱)的举止雷同?又有待查看。

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2019-06-22 09:54


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