科学家们发现了大脑中三种细胞的功能和联系

大脑是如何运作的仍然是一个黑匣子:科学家甚至不确定大脑中有多少种神经细胞。为了了解大脑是如何工作的，他们不仅需要知道存在哪些类型的神经细胞，还要知道它们是如何协同工作的。索尔克研究所的研究人员离解开这个黑匣子又近了一步。

利用尖端的可视化和遗传技术，该团队在视觉皮层中发现了一种新的神经细胞亚型，或称神经元。该小组还详细描述了新细胞和两个相似的神经元如何处理图像并与大脑的其他部分连接大脑．了解大脑如何在如此细致的水平上分析视觉信息，也许有一天能帮助医生理解精神分裂症和自闭症等疾病的因素。

“理解这些细胞类型索尔克大学教授、12月6日发表在该杂志上的论文的资深作者爱德华·卡拉威说:“我们发现了大脑中的神经回路，这些回路最终会对神经障碍产生影响。神经元．

揭开大脑运作的细节一直是一项缓慢的挑战。历史上，科学家们用染色来证明不同的神经元有不同的形状，而且很可能是不同类型的细胞。然而，大脑中神经元类型的真实数量仍然是一个谜。Callaway将解开神经元连接和功能的任务比作情报监视。20年前，追踪大脑中各种神经元之间联系的技术，就像拍摄一群在城市角落用手机交谈的人一样复杂:每个人都在与另一个人交谈，但谈话另一端的人可能在一个街区之外，或者远在另一个国家。谈话的内容是无法推断的。

和那些手机通话每一种类型的神经元只与特定的其他类型的神经元相连，但它可能是大脑中其他任何地方的细胞，”Callaway说。他说，过去5年开发的新的老鼠模型和其他技术提供了与手机窃听监视一样强大的绘图工具，使科学家能够跟踪“神经元的类型，哪些细胞类型在相互交谈，以及它们在谈论什么”。

在他们的新论文中，Callaway和他的同事们通过对动物模型中特定类型的细胞进行选择性的基因操作，来可视化单个类型神经元的大小、形状和电活动，从而解决了这些问题。

该团队研究的三种神经元类型是神经元的更大分类——兴奋锥体神经元(以其形状命名)的一部分，在大脑皮层中发挥着重要作用。尽管所有的实验都是在老鼠的视觉皮层中进行的，但同样的神经元细胞类型可能存在于包括人类在内的许多动物的大脑中，并发挥着类似的作用。

“以前，人们没有很好的工具来标记或观察清醒小鼠大脑中特定的锥体细胞类型。但使用这种尖端的视觉技术，我们可以看到细胞的活动，以及每种细胞类型如何处理不同类型的信息，以达到不同的目的，”Euiseok Kim说，他是这篇新论文的第一作者，也是索尔克的研究助理。

索尔克的科学家们使用特殊的成像技术来展示这三种细胞是如何以及何时被激活的，以对活生生的老鼠展示不同的图像做出反应。为了追踪新细胞的神经回路，研究小组使用了卡拉威实验室发明的一种改进的狂犬病毒方法，来绘制三种神经元类型和大脑其余部分细胞之间的连接。

两种成像测试的结合描绘了不同神经元的功能。

在视觉测试中，两种对精细空间信息敏感的神经元类型也被映射到大脑中负责解析各种信息的部分。同样，在视觉测试中对方向和速度做出反应的神经元在狂犬病绘图实验中与大脑的不同部分连接。

“一种特定的细胞类型对快速移动的刺激做出反应并不是偶然的，因为这些神经元连接到大脑中负责控制眼球运动的部分，”Callaway说，他也是研究所的奥黛丽·盖泽尔主席。输出与电路的功能相匹配。

Callaway预计未来的实验可能会确定这些神经元的更多功能。

“现在我们对这些神经元有了这样的了解，它导致了新的假设和新的想法神经元卡拉威说。“我们可以用这些细胞类型建立新的实验，看看它如何改变老鼠的行为。”

了解细胞类型在不同环境下是如何连接和发挥作用的，最终可以帮助解释自闭症和精神分裂症等各种疾病的问题所在。

“我们研究的那部分大脑是视觉皮层但我们正在研究的细胞类型也存在于大脑皮层的其他部分，如与运动或认知功能有关的区域，”Callaway补充说。

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