研究人员发现大脑的节拍器神经元
通过测量大脑接触区域中单个神经元的快速电尖峰,布朗大学的神经科学家发现了一种新型的细胞,这种细胞可以保持规则的时间,以至于它可以充当大脑的长假想时钟或节拍器。
布朗神经科学教授,卡尼脑科学研究所副所长克里斯·摩尔说,这种类型的神经元有节奏地,同步地,独立于外在的感觉突增。通过“设定节拍”,神经元似乎可以提高啮齿动物检测其轻敲胡须的能力。
自1930年代中期以来,已经在人类和啮齿动物中研究了大约每秒40个周期的脑电波(也称为伽玛节律),而摩尔实验室的早期工作表明,增强啮齿动物的自然伽玛节律有助于啮齿动物发现较暗的事物。晶须感。
摩尔说:“伽玛节律一直是争论的主题。”“一些受人尊敬的神经科学家将伽玛节律视为一种神奇的,统一的时钟,可以在大脑各个区域对齐信号。还有其他同样受人尊敬的神经科学家将伽玛节律视为计算的尾气:它们在发动机运转时出现,他们绝对不重要。”
Moore补充说,伽马节律的节拍器样功能以前已被假设,但由于伽马节律随感觉而变化,因此很大程度上已被注销。这些新发现的尖峰“节拍器”神经元(每秒突增约40个周期)没有。
研究结果发表在7月18日星期四的《神经元》杂志上。
Moore和Brown的神经科学博士生Hyeyoung Shin并未着手寻找节拍器神经元,研究人员称它们为伽马规则的非感性快速爆发的中间神经元。相反,最初,他们想研究由感觉驱动的伽玛节律。
Shin用一台非常精密的机器稍微移动了胡须,恰好处于啮齿动物检测运动能力的边缘,同时记录了大脑的胡须感部分的神经元活动。她想看看当啮齿动物能够检测到其胡须的微弱敲击声与未发现时相比,大脑的不同之处。
Shin说:“我们对抑制性中间神经元的亚型特别感兴趣;这些细胞在局部进行通讯,其主要功能是抑制其他细胞的尖峰。”“我们发现,这些快速爆发的中间神经元中大约有三分之一非常规则地“'嗒”。而更频繁地tick嗒声意味着啮齿动物能够更好地感知微妙的感觉。”
使她的研究与众不同的是,她着眼于单个神经元的行为,而不是平均神经元活动。通过查看单个神经元,她发现了三种不同的类型。
其中一些神经元的尖峰独立于晶须的感觉,因此通常会被科学家所忽略-该组包括定期突跳的节拍器神经元。其他两个亚型随机增加-有些不随晶须的感觉而改变,而另一些却随即发生。此外,Shin发现,大脑接触区域的节拍器神经元彼此同步。
摩尔说:“有一个有趣的事情,神经科学家会进入大脑,一旦他们发现了一个对外界有反应的细胞,就会对其进行研究。”“如果它不对外界做出反应,他们将不知道该如何处理而忽略它。大脑中有一个电极,您会听到并听到它,这很容易过度解释或错过重要的事情完全是因为您还没有准备好看到它们。”
但是,Shin准备看到这些规则的节拍器神经元。在进行研究之前,Shin对现有文献进行了深入的回顾,并使用计算机建模来尝试理解快速爆发的神经元的逻辑,从而使这成为一个机会,使有准备的人受益匪浅。