只需要二十個神經元就可以使小鼠產生幻覺

來源: 上海聯碩生物科技有限公司   2019-12-23   訪問量:1725評論(0)

只需要二十個神經元就可以使小鼠產生幻覺

幻覺是怪異的,幸運的是,這種現象非常罕見。但是,一項新的研究表明,真正的問題并不在于為什么有些人偶爾會遇到他們。這就是為什么我們所有人都沒有一直**的原因。

在這項研究中,斯坦福大學醫學院的神經科學家刺激了小鼠視覺皮層中的神經細胞,從而在動物的大腦中產生了虛幻的圖像?茖W家需要刺激出乎意料的少量神經細胞或神經元,以產生感知力,從而導致小鼠以特定方式行動。

生物工程,精神病學和行為科學教授Karl Deisseroth博士說:“早在2012年,我們就已經描述了控制覺醒的機敏動物中個別神經元活動的能力!艾F在,我們第一次能夠提高這種能力,以一次控制多個單獨指定的細胞,并使動物感知到實際上并不存在的特定事物,并相應地表現!

這項研究將于7月18日在線發表在《科學》雜志上,對更好地理解大腦中的自然信息處理以及精神分裂癥等精神疾病具有重要意義,并指出設計單細胞神經修復裝置的可能性解析度。

Deisseroth是該研究的資深作者。首席作者由資深科學家James Marshel博士和Sean Quirin博士共同承擔。研究生尹錫金;博士后和提摩西·馬查多博士。

使用光遺傳學

Deisseroth是霍華德·休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究員,并擁有DH Chen教授職位,他率先提出了光遺傳學技術,該技術使研究人員能夠利用光脈沖來刺激自由移動的動物中的特定神經元,并觀察由此對動物的腦功能產生的影響。行為。

在這項新的研究中,Deisseroth和他的同事將兩個基因的組合插入了實驗小鼠視皮層的大量神經元中。一個基因編碼了一種光敏蛋白,該蛋白引起神經元響應狹窄定義的顏色(在這種情況下是紅外光譜)的激光脈沖而激發。另一個基因編碼一種熒光蛋白,只要神經元活躍,它就會發出綠色光。

科學家通過去除動物頭骨的一部分以暴露視覺皮層的一部分,在小鼠中創造出顱窗,這在小鼠和人類中都負責處理從視網膜傳遞的信息。研究人員使用透明玻璃覆蓋物保護了該裸露區域。然后,他們可以使用為研究目的而開發的設備將全息圖(目標光子的三維配置)投影到視覺皮層上或皮下。這些光子將降落在特定神經元的精確點上。研究人員可以監視大腦皮層兩個不同的層中幾乎所有單個神經元的活動,這些活動層跨越大約1平方毫米,并包含數千個神經元。

將頭固定在舒適的位置,向小鼠顯示屏幕上隨機顯示的一系列水平和垂直條。研究人員觀察并記錄了暴露的視覺皮層中的哪些神經元被一個或另一個方向優先激活。根據這些結果,科學家們能夠識別出被“調整”為水平或垂直視覺顯示的單個神經元的分散種群。



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