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神经科学家发现树突尖刺增强了大脑的计算能力

<p>这是大脑中单个神经元中的树突顶部的明亮物体是连接到小鼠大脑中树突的移液管移液器允许研究人员测量电活动,例如树突状尖峰来自UNC Health Care的新研究和UNC医学院表明,树突主动处理信息,增加大脑的计算能力,北卡罗来纳州的教堂山 - 树突,神经元的分支状投影,曾被认为是大脑中的被动接线但现在大学的研究人员教堂山的北卡罗来纳州已经证明,这些树突所做的不仅仅是将信息从一个神经元传递到另一个神经元</p><p>它们主动处理信息,增加大脑的计算能力“突然之间,就像大脑的处理能力比我们原来的大得多思想,“斯宾塞史密斯博士说,他是UNC医学院的助理教授,他的团队的研究结果发表在10月27日的j mynal Nature,可以改变科学家思考神经回路如何在大脑中运作的长期科学模型的方式,同时也帮助研究人员更好地理解神经系统疾病Axons是神经元常规产生电刺激的地方,但许多支持轴突的相同分子树突中也存在尖峰以前使用解剖脑组织的研究已经证明,树突可以使用这些分子自身产生电刺激,但尚不清楚正常的大脑活动是否使用这些树突状尖峰</p><p>例如,树突状尖峰是否可能与我们如何相关看到</p><p>史密斯的研究小组发现,答案是肯定的</p><p>树突有效地充当了微型神经计算机,积极处理神经元输入信号本身直接证明这需要一系列错综复杂的实验,需要花费数年时间跨越两大洲,从高级作者Michael Hausser的大学实验室开始伦敦大学,在Smith和Ikuko Smith,博士,DVM在北卡罗来纳大学建立自己的实验室之后完成</p><p>他们使用膜片钳电生理学将充满生理溶液的微观玻璃移液管电极连接到神经元鼠标大脑中的枝状结构想法是直接“监听”电子信号传递过程“将移液器连接到树枝上是非常具有技术挑战性的,”史密斯说:“你不能从任何方向接近树枝而你可以看不到树枝所以你必须盲目做这就像钓鱼但你能看到的只是鱼的电痕迹“A你不能使用诱饵“你只是去看它,看看你是否可以击中枝状物,”他说“大多数时候你不能”但是史密斯建立了自己的双光子显微镜系统以使事情变得更容易将移液管连接到枝状体上,Smith的团队从麻醉和清醒小鼠脑中的单个树突中取出电记录</p><p>当老鼠在计算机屏幕上观察视觉刺激时,研究人员看到了一种不寻常的电信号模式 - 尖刺突发 - 树枝状的史密斯团队随后发现树枝状尖峰选择性地发生,取决于视觉刺激,表明树突处理了动物看到的信息为了提供他们发现的视觉证据,史密斯的团队用钙染料填充神经元,这提供了尖峰的光学读数这表明树突发射尖峰,而神经元的其他部分没有,这意味着尖峰是局部加工的结果在树突研究中,共同作者Tiago Branco博士创建了神经元的生物物理数学模型,并发现已知的机制可以支持电学记录的树突尖峰,进一步验证数据的解释“所有数据都指向相同的结论, “史密斯说:”树突不是感觉驱动输入的被动集成者;他们似乎也是一个计算单位“他的团队计划探索这个新发现的树突状作用可能在大脑回路中起什么作用,特别是像Timothy综合症这样的情况,其中树突状信号的整合可能会出错</p><p>研究合着者是Ikuko史密斯,博士,DVM,Tiago Branco,博士和MichaelHäusser博士这项工作得到了人类前沿科学计划的长期奖学金和职业发展奖以及Klingenstein奖学金的支持</p><p> Smith,Helen Lyng白色奖学金,I Smith,Wellcome Trust和皇家学会奖学金,以及医学研究委员会(英国)对T Branco的支持,以及Wellcome Trust,欧洲研究委员会和Gatsby慈善基金会向MHäusser提供的资助出版物:Spencer L Smith等,“Dendritic spikes增强体内皮质神经元的刺激选择性”,Nature,2013; doi:101038 / nature12600来源:UNC Health Care Image:

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