新的研究揭示了对比组的神经元如何在决策函数

通过训练老鼠进行声音识别的任务在一个虚拟现实的迷宫,哈佛大学医学院的研究人员和史犬di Tecnologia (IIT)发现了惊人的对比组的神经元如何在不同的大脑皮层区域的功能在决策。

研究结果,发表在自然7月19日,阐明潜在的神经机制参与工作记忆和决策。

“我们的研究是一个一步思考的大脑而不是个人的活动神经元神经元,而是有什么特别之处当他们一起工作,”文章的第二研究作者克里斯托弗·哈维说,HMS的神经生物学助理教授。“暴露人群的神经元是如何工作的,什么紧急属性可能出现帮助我们更好地理解背后的机制复杂的大脑功能。”

调查人群的神经元如何一起工作在大脑的不同区域,哈维和他的同事领导研究报告的作者卡洛琳Runyan扮演,HMS神经生物学博士后,Eugenio Piasini和斯特凡诺Panzeri IIT-trained老鼠来执行一个简单的任务虚拟现实环境。

运行在一个球球漂浮在气垫上,老鼠通过t型迷宫导航,在他们面前投射在屏幕上。他们看到一个声音,报告听起来是否源于自己左边或者右边的T-intersection把这个方向。

更好的在一起

老鼠执行这个任务,团队组神经元的活动记录,约50名一次,从听觉皮质——过程的声音刺激和接收信息从听觉皮层后顶叶皮层和其他感官区域,并与更复杂的认知功能有关。

使用新开发的计算技术,允许他们分析同时影响每个神经元对邻国的活动,研究小组发现,听觉皮层神经元的数量往往彼此独立的工作,每个神经元都有小影响他人。相比之下,人群后顶叶皮层神经元的影响很大,并协同工作。

的活动单个神经元是短暂的,但神经元的数量一起工作可以长时间携带信息,通过活动在不同的时间点。在后顶叶皮层,强烈的合作活动允许组神经元携带声音信息识别任务第二个。组听觉皮层神经元的信息只有几百毫秒。

“瞬态激活的神经元听觉皮层对代表的声音,快速波动,”哈维说。“但我们认为,顶叶皮层神经元一起工作的时间越长,我们观察到,因为他们需要集成信息随着时间的推移,做出最好的选择。”

支持这一假说,研究小组发现老鼠更容易做出正确的选择在迷宫试验在顶叶皮层神经元似乎是更好的工作作为一个群体,较强耦合神经元的活动。与弱耦合试验,老鼠似乎更有可能做出错误的选择。

虽然单个神经元的活动已经研究了几十年,最近的技术进步使神经学家同时开始调查大量的神经元。哈维说,这项研究的结果,对破解人口很重要的神经元相互作用,揭示涌现性等不同时间尺度的活动,通知研究更高的认知功能。

“我们希望如果我们能理解网络和突触机制负责壁之间的差异和听觉皮层,它可能导致有关构成短期的机制,或工作,记忆,”哈维说。“我认为我们开始开发工具和方法考虑神经元的数量,我们越能理解大脑。”