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用于标记和绘制抑制神经元的创新技术揭示了不同的调谐曲线

神经元是复杂的,高度连接的细胞,与整个大脑中的多个网络相互作用,并且它们表现出广泛的活动。因此,单个神经元可以执行许多功能。

基于对其他细胞的下游影响,神经元通常被分类为兴奋性或抑制性,每个细胞接受多种兴奋性和抑制性突触输入,这有助于塑造该细胞的独特性质。在最近的一项研究中,马克斯普朗克佛罗里达神经科学研究所的研究人员发现,视觉皮层中神经元的抑制性输入比以前认为的更加多样化,这表明我们目前的神经元连接概念可能只反映整个图像的一部分。

研究小组探讨了神经元如何连接在一起以及这些连接对神经元特性的影响。他们使用遗传工具,成像技术和光遗传学,表明对单个神经元的抑制性输入可能偏离皮质回路的规范观点。这种令人惊讶的,差异调整的抑制的存在表明皮质连接比最初假设的更灵活,允许多路计算。

很少有研究将抑制性输入映射到完整脑回路中的神经元。尽管可视化兴奋性连接的技术种类繁多,但几乎没有可用于研究共同发生的抑制性连接。David Fitzpatrick博士实验室的高级研究科学家Benjamin Scholl博士和现任哈佛医学院博士后研究员的Daniel Wilson博士制定了一种标记和将局部抑制性输入标记到细胞上的策略。他们特异性地在抑制性神经元中表达荧光蛋白,利用遗传标记仅靶向这些细胞,并将全细胞膜片钳记录与图案化的神经元刺激相结合以记录其个体活动。在相同的单元格中,他们还测量了它们对不同移动边缘方向的选择性。

Scholl及其同事发现,抑制性输入的选择性可能与目标神经元的选择性平行或完全不同,从而揭示了抑制的“多样化”。以前,人们认为这些输入应该都是共同调整的,具有一致的功能偏好。来自该研究的数据表明,取决于网络激活,具有不同调谐曲线的抑制细胞能够独特地贡献并允许网络响应的灵活性。“这些网络高度互联且充满活力,这些研究开始向我们展示,我们希望发现的功能连接比我们之前认为的更复杂,”Scholl评论道。此外,理解解剖学连接或“连接组”可能不足以理解大脑回路,

控制神经元调节的规则绝不是简单的,不同的刺激条件会激发不同的激发和抑制模式,而且还有更多关于视觉系统的复杂性尚未被发现。但是标签和成像技术的进步,如Scholl的论文中所述,为将来检查单个神经元的突触输入打开了大门。“我们必须了解各个神经元如何参与电路的完全复杂性,”菲茨帕特里克说。“本文的强大之处在于技术使我们能够在呈现视觉刺激和选择性激活抑制性神经元的同时记录个体神经元。”Scholl和Fitzpatrick实验室希望了解如何灵活地使用激励和抑制来编码信息,包括在早期发展期间。随后的研究可能会探讨经验在塑造神经元网络中的作用以及不同刺激或背景下个体神经元的不同影响。该实验室还希望开发出更好的分辨率成像和单细胞精确刺激的新技术,以进一步表征视觉皮层中抑制性神经元的作用。

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