神经生物学家研究大脑如何解读身体触摸

这是一个敏感的subject-literally。塞缪尔·安德鲁•雇佣生物科学助理教授,想知道大脑如何理解我们动人。理解这是如何工作的人有一天会是一个福音有中风或脊髓损伤。

员工最近收到了五年,250万美元来自美国国立卫生研究院新创新者奖推进研究。获得的奖项是同类中的第一个由南加利福尼亚文理研究员,并为南加州大学第三整体。

发光的脑细胞

使用技术开始发展而霍华德·休斯医学研究所的博士后研究员Janelia研究校园,雇佣旨在地图神经回路在大脑解释触觉并从中学习。

“我们所有的行动需要一个不断我们的身体和大脑之间的沟通协调,电信号编码的消息,”他说。“来自身体的信号在大脑中被翻译和解释。”

员工希望了解这些信号在大脑中表示。神经元和神经元网络成为活跃在学习东西是什么感觉?和他们如何组织自己作为这个过程的一部分?

回答这个问题,他转基因小鼠,以便他们大脑中的神经元活动时发绿光。然后他挑战老鼠学习两种不同形状的区别。结,当然是,老鼠看不见的对象,因为他们在一个黑暗的盒子。他们只能使用它们的胡须的形状。

“老鼠的胡须不像狗和猫,或者我们的胡须,“员工说。事实上,老鼠使用它们的胡须就像我们用我们的手和手指;他们主要的触觉器官。“他们刷胡须跨对象积极像我们打扫我们的手指在墙上找到灯的开关”。

当老鼠学会判断形状,招聘分析组神经元在大脑发绿光。“它看起来就像一个星座或者一个非常密集的圣诞树单个神经元闪烁的,”他说。这项技术使他看一次成千上万的神经元的活动模式或放大单个神经元水平。

”,给了我们一个更清晰和更快的照片…让我们开始理解大脑实际上是做什么,”他说。

大脑图像结合高速摄像的老鼠胡须将允许员工关联的老鼠探头形状的努力在他们的大脑发生了什么。这将描述一个完整的神经信号触摸传感器和那些交互控制肌肉,大脑如何翻译和协调所有的信息。

虽然这项研究是在其早期阶段,工作一天可能导致的方法恢复触觉和运动控制中风和脊髓损伤病人。近800000人在美国每年中风和大约12000遭受脊髓损伤。

“如果我们能理解的规则(大脑)电路组织,我们可以哄他们使用药物或其他方法。”This could stimulate the brain to form the patterns normally seen during touch and motor control, effectively reinstating activity that's been felled by stroke or injury.

未来的仿生学?

远看未来,员工的工作甚至可能有一天让截肢者感到再次使用假肢设备。

他工程老鼠几乎以相同的方式大脑细胞发光时活跃,有可能给神经元反应的蛋白质。蛋白质,称为脑细胞,感光受体相关的眼睛。闪亮的光激活神经元。

如果神经元有这个light-reactive蛋白质,员工已成功绘制了神经元和神经回路,使大脑联系解释,并作出相应的反应,然后在理论上有可能诱使大脑的“感觉”。In fact, Hires has done this for mice, making them think they've touched something that isn't there or that an object is in a different position than it is.

这样做对人类来说是一个很长的路要走,但这不是不可能的。遥远的未来可以看到触摸传感器在假肢的大脑发送信号到发光的硬件然后目标适当的神经回路和激活它们。

当然,“这是科幻小说,“员工说。“但这是好的梦想。这就是想法出生。”