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当涉及到大脑连通性时细胞位置最重要

加州大学欧文分校(Irvine)领导的一项研究表明,大脑内部的连通性似乎主要由空间结构而不是特定于细胞类型的线索所决定。该研究发表在本月的细胞报告中。

为了了解大脑的工作原理,当前的神经科学研究集中在绘制连接套图,以确定大脑的构造和连接方式。已经进行了很多研究来绘制定义的神经元种群的输出并确定控制它们的因素。这项研究中的研究人员使用病毒辅助方法将直接输入映射到大脑中的目标神经元群体,以将输入与行为功能不同的混杂细胞群体进行比较。

在UCI医学院生理与生物物理学系助理教授Kevin Beier的带领下,研究小组将输入物映射到腹侧被盖区域多巴胺(VTA)神经元,并对该区域的神经元连通性进行了严格的分析。VTA中的细胞负责多种正常行为,例如奖赏和厌恶,以及病理行为,例如吸毒和抑郁。该团队在2015年Beier先前的工作基础上,通过标准化病毒试剂并将输入追踪到独特的VTA细胞类型(由它们释放的神经递质和特定的投射靶标定义),构建了VTA的全面,高分辨率的输入输出图。

贝尔说:“我们使用一种病毒遗传学方法来鉴定影响VTA中不同细胞群之间的连通性的因素。”“与大多数暗示特定连通性模式的研究相反,我们发现我们检查的所有VTA群体都具有高度相似的输入。此外,我们检查的神经元释放的神经递质-多巴胺,GABA或谷氨酸盐似乎几乎没有影响在输入模式上。”

由于研究人员很少发现细胞类型特异性连接的证据,他们的发现支持了一种更加随机的连接逻辑,即输入在神经元投射到的区域中半随机地连接。

“有趣的是,我们发现可以使用公开可用的输出图来'预测'我们的发现。仅知道输入神经元的轴突投影在哪里就足以预测与不同细胞类型的连接性差异,” Beier解释说。“我们的发现表明,研究人员可能能够生成全球性的'伪输入图',而以前只需花费几分钟即可开采的公开可用资源,就可以生成和分析以前需要花费数年的时间。”

最近的研究表明,独特的VTA神经元群体的激活具有不同的行为结果。后续研究试图确定这些人群的控制方式如何不同,以及如何通过输入连接性的差异来解释这一点。尽管这项研究表明,在解剖学连通性方面的差异可能被夸大了,但仍需要进一步测试以确定解剖图与功能之间的关系,以及该原理是否适用于VTA以外的其他大脑区域。

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