通过突触工程改变人们的行为

马萨诸塞大学医学院的研究人员是第一个表明扭转一个动物的行为通过翻转开关神经元沟通。这项研究发表在公共科学图书馆生物学,提供了一种新的方法来研究神经回路控制行为,有着重要的意义,可以让科学家们如何看待神经连接体。

新技术推动了寻求所有的地图神经连接在大脑中理解这些网络处理信息和控制行为。的人类的大脑包含1011个神经元,使1015个连接。人类大脑的神经过程的总长度大约是400万英里长,类似的长度的总数在美国公路沿着这些网络神经元通过兴奋和相互通信抑制性突触打开或关闭神经元。

神经元路线图,或连接体,然而,不包括神经元的活动信息或信号传输。这些是如何稳定神经回路在大脑中?他们连接限制流动的信息或他们控制的行为吗?人类大脑的复杂性使得它几乎不可能解决这些问题。

马克Alkema博士马塞诸斯州大学医学院神经生物学副教授转向线虫线虫找到答案。小虫只有302个神经元,它是唯一的动物神经路线图已经完全定义。

在这项研究中,Alkema和他的同事试图确定翻转的标志从抑制蠕虫的大脑中兴奋性突触足以扭转行为。要做到这一点,他们分析了线虫触摸响应,秀丽隐杆线虫雇佣能够逃避食肉真菌菌丝的套索捕捉线虫使用。在这个反应神经递质释放,激活一个抑制离子通道。这导致蠕虫的放松,迅速扭转方向远离捕食者。

杰娜Pirri, Alkema实验室的博士生,迭戈·雷博士,前皇家研究院博士后研究员现在Investigaciones Bioquimicas de布兰卡港在阿根廷,取代了抑制离子通道与一个兴奋的频道线虫生活。

“令人惊讶的是,工程通道不影响发展和正确地纳入蛔虫大脑的神经回路,”Alkema博士说。“现在正常细胞抑制大脑中被激活。

“最让人吃惊的是,我们可以完全颠覆行为,只需切换的突触的标志神经网络,”Alkema解释道。“现在前进的动物合同,往往在联系。这表明,神经接线图是非常稳定的,允许这些类型的更改。

“我们的研究表明,切换突触的标志不仅提供了一种新颖的合成机制翻转行为输出但甚至可能是一种进化机制,改变行为,“Alkema说。“当我们开始解开的复杂性和设计神经网络,它拥有更大的潜力作为一个新颖的机制来测试电路功能,甚至设计新的神经回路体内。”

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