Science：研究小鼠大腦如何創(chuàng)建位置感

【資料簡介】

大腦如何創(chuàng)建位置感?《科學(xué)》雜志上zui近刊登了研究人員通過病毒和微型生物光開關(guān)插入小鼠神經(jīng)元，發(fā)現(xiàn)海馬回參與“心理地圖”的構(gòu)建。

  

近日，挪威卡弗里系統(tǒng)神經(jīng)研究所（Kavli Institute for Systems Neuroscience ）等機構(gòu)的研究人員在觀察到老鼠體內(nèi)一種特殊的腦細胞網(wǎng)絡(luò)點亮后，構(gòu)建了它們所處位置的一張“心理地圖”。相關(guān)研究刊登在近期出版的《科學(xué)》（Science）雜志上。

在這項研究中，科學(xué)家觀察了當老鼠在迷宮中穿梭時，像照明開關(guān)一樣打開和關(guān)閉的大腦細胞。這項研究能夠讓我們了解大腦如何創(chuàng)建位置感。研究發(fā)現(xiàn)海馬回參與到創(chuàng)建心理地圖的工作，但是不太確定的是心理地圖究竟如何形成或者為什么我們迷路。過去的研究表明，當動物處于一個新場所時，海馬回中特定的位置細胞會點亮，但是了解哪種腦細胞向位置細胞發(fā)送信息被證實是非常困難的。

那是因為追蹤大量的未知腦細胞或者說神經(jīng)元如何連接是極為復(fù)雜的，甚至在老鼠等相對簡單的動物中也非常復(fù)雜。

研究人員表示，老鼠的大腦只有葡萄大小，內(nèi)部大約有5000萬神經(jīng)元連接在一起。為了觀察老鼠了解新地點的整個過程，研究人員創(chuàng)造了一種病毒，能夠?qū)⑽⑿蜕锕忾_關(guān)插入到老鼠的神經(jīng)元中。接下來，他們將光導(dǎo)纖維連接到老鼠大腦內(nèi)，來連接被開關(guān)增強的大腦細胞，這樣就使研究人員能夠打開生物光開關(guān)并且任意的刺激神經(jīng)元。zui終，他們插入電極來記錄穿梭于不同腦細胞間的電信號。

當老鼠在迷宮內(nèi)尋找美味食物的時候，研究團隊控制那些生物光開關(guān)大約1萬次，這就使科學(xué)家們能夠確定不同的神經(jīng)元。與此同時，他們測量了在這些腦細胞之間傳遞的電信號。通過兩種信息的組合，研究團隊能夠重建老鼠在了解所處位置時點亮的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)許多不同的細胞類型參與到創(chuàng)建位置感的工作中。這些發(fā)現(xiàn)也帶來了之前與位置感無關(guān)的細胞的一些問題。

研究人員表示，一個難以理解的事情是不屬于方向感的細胞所扮演的角色。它們將信號發(fā)送給位置細胞，但是它們真正的工作是什么呢?