高分辨率测绘技术揭示大脑的底层电路架构

(欧宝娱乐地址医学Xpress)——大脑的力量在于其数以万亿计的细胞间连接,称为突触,一起构成复杂的神经网络。While neuroscientists have long sought to map these complex connections to see how they influence specific brain functions, traditional techniques have yet to provide the desired resolution. Now, by using an innovative brain-tracing technique, scientists at the Gladstone Institutes and the Salk Institute have found a way to untangle these networks. Their findings offer new insight into how specific brain regions connect to each other, while also revealing clues as to what may happen, neuron by neuron, when these connections are disrupted.

在最新一期的神经元,格莱斯顿研究员领导的研究小组Anatol Kreitzer,博士,和沙克侦探爱德华·卡拉威博士结合小鼠模型和先进的跟踪技术作为单突触的狂犬病毒体系组装brain-wide的地图神经元连接的基底神经节大脑的一个区域,参与运动和决策。这个地区发展中更好的理解是很重要的,因为它可以告知研究疾病导致基底神经节功能障碍,包括帕金森病和亨廷顿氏舞蹈症。

“驯服和Callaway-is博士首创的狂犬病病毒利用巧妙的精湛,它提供了与以前的方法相比,更低分辨率的混乱,“Kreitzer博士解释说,他也是一个神经学和生理学副教授加州大学旧金山,格莱斯顿是附属。”在这篇文章中,我们把示踪方法更进一步通过激活基因,它可以确保只有打开在特定基底神经节的神经元。技术上这是一个巨大的飞跃,我们可以确定后的网络连接到特定类型的细胞在基底神经节。”

Kreitzer博士在格拉德斯通,他的研究集中于基底神经节的作用在帕金森氏症和其他神经系统疾病。去年,他和他的团队发表了一项研究,发现线索中发现的两种类型的神经元之间的关系地区和他们如何指导运动和决策。这两种类型,称为轨迹中带刺的神经元(dMSNs)和indirect-pathway介质棘神经元(iMSNs),作为反对力量。dMSNs发起运动,就像油门踏板,和iMSNs抑制运动,比如刹车。Kreitzer实验室的最新研究还发现,这两种类型也参与行为,明确决策,这一障碍dMSNs iMSNs与上瘾有关或抑郁行为,分别。这些发现很重要,因为他们之间的联系提供了物理神经变性运动障碍,如帕金森氏症和某些疾病的行为方面。但这一研究仍然让许多问题没有回答。

“例如,而这个研究和其他类似透露dMSNs和iMSNs运动的角色和行为,我们知道很少关于其他大脑区域影响这两种神经元的功能类型,”索尔克研究所博士后研究员Nicholas Wall说,博士论文的第一作者。“单突触的狂犬病毒系统可以帮助我们解决这个问题。”

最初开发系统,在2007年,由墙和精制卡拉威在2010年针对特定的细胞类型,使用一种修改版的狂犬病毒“感染”一个大脑区域,进而目标神经元相连。当系统被应用于基因小鼠模型,团队可以看到特别有感觉,电动机,大脑中的奖赏结构连接到msn在基底神经节。他们发现是令人惊讶的。

“我们注意到,一些地区已表现出对传输dMSNs与iMSNs,反之亦然,”Kreitzer博士说。“例如,居住在大脑运动皮层神经元倾向于支持iMSNs,虽然感觉神经元和大脑边缘系统首选dMSNs。精细的组织,这是几乎不可能观察使用传统技术,允许我们预测这两个神经元的不同的角色类型。”

“这些初步结果应该被视为资源不仅对解码这网络如何引导大量的截然不同大脑功能,还如何在这个网络的不同部分障碍可以导致不同的神经疾病,”卡拉威博士说。“如果我们可以使用狂犬病毒系统查明不同网络中断在不同类型的疾病,我们可以极大地改善我们对这些疾病的潜在的分子机制和变得更接近发展中解决方案。”