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科学家揭示光信号能用于研究大脑意志的调整

点击次数:741 更新时间:2014-12-15

科学家揭示光信号能用于研究大脑意志的调整

    一个研究小组正设法利用那些更小的电位,作为意志意图的指标,研究大脑在学习过程中的意志活动。而这些指标隐藏在钙信号中。

    该小组由电气工程师何塞·卡门纳领导。研究人员训练小鼠能响应音调高低来调整自己的神经兴奋性,目标集中在小鼠的层Ⅱ-Ⅲ(layer Ⅱ-Ⅲ)神经元上,这些神经元形成了小鼠的运动皮层或体感皮层,由基因编码的钙指标gCaMP6f 来专门表达。研究人员用双光子成像来记录这种钙指标信号,能记录到150×150平方微米视域内的每个细胞。他们用与峰值有关的钙信号训练小鼠操控声音光标,结果小鼠只用几天就学会了这项任务,并在随后的时间里表现得越来越好。

    研究人员解释说,只用皮层锥体细胞产生的峰值有很多问题。阈值以下电位或离子流与细胞的峰值行为相关,但也并非总是如此。比如,脑干眼球运动神经元突然放电频率超过300赫兹,只是为了“吸引”眼球的注意;而听觉神经元为了分辨一个特殊音调,也会产生大致相同的脉冲。一个锥体细胞可能每隔几秒才兴奋一下,直到做*不同的事,它们才会选择放电。如果希望锥体细胞的树突和突触放电过程保持大致相同的频率,显然这样的结果会丢失许多信息。

    而那些例外的锥体细胞峰值可能更有用。它们反映的情况或许是在几百只苍蝇中有一只飞向一匹马,让马突然弓背跃起;也或许是在一群猩猩中,猩猩爸爸们在打盹,而一只小猩猩跟爸爸玩闹过了火,猩猩爸爸猛然跃起追逐这个讨厌的小家伙。锥体细胞也可能自己产生峰值,比如开饭的铃声。

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