神经元参与认知灵活性在远距离通信

适应的小型和大型事件使世界不断变化的角色,我们使用一个基本能力:认知灵活性。它使我们能够即兴发挥中断的事件在我们早上上班,应对亲人的异常行为,或习惯于生活在一个新的国家。

凯萨琳曹(Inserm)在巴黎脑研究所,和她的同事们从Vikaas Sohal的实验室的加州大学精神病学和行为科学所描述的,在老鼠,一个类神经元特殊的适应能力。研究人员表明,扰动的功能可以在精神疾病的发病中发挥作用具有一定认知刚性,如精神分裂症。这些研究结果发表在自然。

适应变化在我们的环境中,大脑不断更新活动的神经回路前额叶皮层,一个地区参与关注、期待和决策。但直到现在,研究人员不知道机制负责这些改性来是必不可少的啮齿动物,灵长类动物,和人类的生存。

“通过研究这个有趣的能力,我们发现了一种特定类型的前额叶皮层神经元连接,这有助于更新我们的代表——更重要的是,它的规则,”凯萨琳曹解释说,研究人员在大脑皮层微电路的团队在巴黎的细胞生理学研究所。“谢谢,我们不坚持使用不恰当的策略来实现一个目标。如输入一个过时的代码,一次又一次,打开一扇门。”

这个新发现的连接是由抑制性神经元,神经细胞的一个类能够抑制其他神经元的活动。研究人员认为这些抑制性神经元电和化学信息传播领域位于附近。虽然老鼠研究它们是如何工作的,凯萨琳秋和她的同事们在加州大学有一个重大发现。“我们观察到的一个子类抑制性神经元,parvalbumin-expressing中间神经元,可能与神经元位于离他们很远,相反的半球的前额叶皮层,”研究人员说。

异地恋的秘密

为了更好地理解这些中间神经元的确切功能,团队在老鼠身上观察到他们的活动在一个巧妙的测试。研究人员为动物提供了食物是隐藏的碗。起初,大蒜或沙子的存在在容器表示奖励的精确位置。然后,这个线索是被另一个取代,迫使老鼠识别和利用新规则挖掘食物。

然而,当著名的长途抑制性神经元连接被关闭在一群啮齿动物通过optogenetic技术,他们适应变化的能力。他们继续寻找食物无论他们发现沙子或大蒜的味道。在某种程度上,老鼠被困在他们的老习惯。

研究人员还表明,长途抑制连接的同步变化高频神经元的电活动,伽马振荡-两个半球的前额叶皮层。“这与特定事件相关同步:当意识到规则的老鼠不再是有效的,”赵说。

这种同步的影响,令人惊讶的是,随着时间的推移持续下去。老鼠在parvalbumin-expressing中间神经元已经停用仍无法整合新规则好几天了。随后,人工刺激伽马同步补偿这个赤字和完全恢复了自适应能力。

略微缺乏灵活性

之前的研究表明贫穷γ波同步的前额叶皮层,和异常抑制性神经元存在于许多精神分裂症患者。这种精神疾病导致很难适应变化症状也观察到双相情感障碍或自闭症谱系障碍。

需要进一步的研究来确定哪些功能失调的抑制性神经元连接在这些疾病可能扮演的角色。“我们不知道准确的细胞在脑额叶前部皮层接收信息通过这些远程连接,”研究人员补充道。“我们也不知道分子机制参与长期神经活动的变化。”