延吉人创造皮质连接的蓝图

用一点光，一些感光化合物和特殊纸张，蓝图就诞生了。作为一个多世纪以来最受欢迎的技术绘图类型，架构师使用这个关键工具来实现快速的可重复性和详细的文档。对于建筑工地的工人来说，这份文件同样重要，因为它包含了所有必要的设计信息，包括部件的具体类型，并作为指南详细解释所有内容是如何组合在一起的。如果有任何疑问，通常会迅速查阅蓝图以解决问题，并使施工陷于停顿。

但是当神经科学家质疑大脑及其复杂的连接时会发生什么呢？有没有大脑蓝图之类的东西？虽然发现神经元如何在大脑中形成连接的工作量在增加，但研究人员仍然缺乏详细的接线图。这种机制的建立将使我们对大脑的了解有可能大大提高，从而揭示单一结构的独特回路如何赋予我们非凡的能力，如语言、感官知觉和认知。

单突触追踪(iMT)示意图。马克斯普朗克佛罗里达神经科学研究所(MPFI)的研究人员已经朝着第一步迈出了第一步。iMT是一种新的遗传策略，结合了狂犬病毒介导的单突触追踪原理和Cre/Flp重组酶依赖的交叉标记。)已经开发出一种新技术，以前所未有的灵敏度跟踪复杂的神经连接。在最新的出版物《自然神经科学》中，谷口博士实验室的研究人员证明了这种方法无与伦比的特异性和高通量。通过创新性地将先进的遗传工具与已建立的单突触跟踪技术相结合，谷口实验室创造了一种强大的新工具，称为交叉单突触跟踪(iMT)，可以解锁大脑中的复杂回路。信用：MPFI

学习的专门类别被称为抑制性脑细胞，谷口实验室有兴趣找出这些不同的细胞如何在大脑皮层的各个区域组装成回路。通常，这些细胞在改善、塑造和平衡信息处理方面发挥作用，但它们的功能障碍与自闭症、精神分裂症和癫痫等疾病有关。阐明这些抑制回路是如何工作的，将为诊断和治疗脑部疾病开辟新的途径。阻碍大脑皮层回路的一个具有挑战性的方面是大脑中神经元的多样性。

“尽管细胞多样性使大脑如此独特，但这也为研究单一回路带来了巨大困难，”谷口博士解释道。比如我们在实验室研究的典型抑制回路；一个通过信息传递信息的兴奋性主要神经元，从一个脑区到另一个脑区的距离很远，有很多抑制性神经元与之相连。乍一看，这个模型似乎很简单，但实际上，主要的和抑制性的中间神经元有很多种类型。根据主要神经元在皮层中的位置、功能和深度，形成非常特定的连接。抑制神经元各亚群形成的具体连接无法查看，无法形成准确的电路图。

谷口实验室博士后研究员、论文第一作者迈克尔耶特曼(Michael Yetman)博士指出，他们想要一种能够穿透脑细胞多样性、只针对特定神经元亚型的技术。“通过这种方式，我们可以比较和对比每个独特亚型的连接，并研究它们形成的回路类型，”耶特曼解释说。

IMT就是为此而开发的，它克服了以前跟踪大脑内部连接的方法的局限性。电刺激和单突触跟踪等技术要么效率低下，要么缺乏必要的灵敏度来准确跟踪大脑中许多不同细胞类型的连接。IMT是基于它的前身，但它是创新的，是传达技术敏感性的必要条件。

耶特曼解释说：“单突触追踪利用了狂犬病病毒的改良形式，这种病毒缺乏必要的蛋白质，从而将病毒限制在单个初始细胞中，并防止其他周围细胞的感染。”“然而，如果蛋白质和病毒只在初始细胞中一起表达，那么病毒就有能力跳跃并感染附近的细胞。为了研究大脑中的神经元，我们可以在主要的神经元中表达病毒和蛋白质，并观察到当病毒只跳转到直接连接的神经元的突触连接时，一旦到了那里，病毒在一定程度上被卡住，没有必要的蛋白质，并告诉神经元开始表达荧光蛋白。在显微镜下，我们可以看到直接连接到我们入口神经元的细胞。

为了克服这一限制，研究小组添加了一个额外的遗传成分，它可以可靠地和特异性地针对中间神经元的单一亚型。一旦病毒到达含有这种成分的细胞亚型，就会表达第二种新的荧光蛋白。现在，科学家有能力可视化整个中间神经元的连接，以及特定中间神经元亚型的连接。IMT已被证明是一个突破，它揭示了关键抑制亚型与不同脑区主要神经元相连的同一亚型神经元之间在电路设计上的巨大差异。

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