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初級視覺皮層功能結構研究獲進展

2019-01-28 來源:中國眼科醫(yī)生  標簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:大腦皮層是由負責不同功能的很多區(qū)域所組成的。即使在單個區(qū)域內,神經(jīng)元的功能也常常根據(jù)其在皮層上的位置展現(xiàn)出精密的組織規(guī)律。

近日,中國科學院神經(jīng)科學研究所、腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心、神經(jīng)科學國家重點實驗室蒲慕明研究組在《美國國家科學院院刊》雜志在線發(fā)表了題為《初級視覺皮層中內部連接及反饋連接的功能結構》的研究文章。這項工作建立了一套旨在研究腦區(qū)間連接的雙色鈣成像方法,并利用這種方法對樹鼩中投射至初級視覺皮層(V1)的兩條輸入通路的功能結構進行了探討。

大腦皮層是由負責不同功能的很多區(qū)域所組成的。即使在單個區(qū)域內,神經(jīng)元的功能也常常根據(jù)其在皮層上的位置展現(xiàn)出精密的組織規(guī)律。例如,在高等動物的V1中,對不同視覺朝向起反應的神經(jīng)元并非無序地混雜在一起,而是以一種風車狀(pinwheel-like)結構分布在皮層上。既然神經(jīng)元的反應特性是由它們所接受的上一級輸入所決定的,那么V1風車狀功能結構的產(chǎn)生是由什么樣的輸入通路導致的?這些輸入通路是否具有風車狀的功能結構?這些疑問是困擾了視覺皮層研究者們多年的難題。

為了解決這個問題,蒲慕明研究組首先建立了一套基于突觸前定位的鈣指示蛋白的雙色鈣成像方法。研究者們將鈣指示蛋白連接到囊泡蛋白上,成功實現(xiàn)了鈣指示蛋白的突觸前定位,并進一步構造了多種具有不同顏色和反應特性的版本。這樣,研究者們就可以將具有不同顏色的鈣指示蛋白表達到不同的輸入通路上,并通過雙色鈣成像同時測量這些不同通路的反應特性,進而比較它們的功能結構。

使用這種策略,研究者們發(fā)現(xiàn)在投射至V1的輸入通路中,來自V1本身的內部連接(intrinsicconnection)和來自次級視覺皮層(V2)的反饋連接(feedbackconnection)都存在著風車狀的功能結構。通過和V1神經(jīng)元本身的功能結構的比較,研究者們發(fā)現(xiàn)V1內部連接的結構與之有著精準的對齊,而V2至V1的反饋連接則相對較為散亂。這意味著V1的不同輸入通路在其功能結構產(chǎn)生過程中存在著不同的作用。

除了揭示了投射至初級視覺皮層的輸入通路的功能結構之外,這項工作所建立的雙色鈣成像技術有望應用于多種研究體系,成為研究腦區(qū)之間連接的功能結構的一種通用手段,為神經(jīng)科學的研究者們提供一種新的工具。

這項工作由張清芳、李昊作為共同第一作者,在副研究員溫云卿和研究員蒲慕明的指導下完成。課題受中科院戰(zhàn)略性先導科技專項(B類)“腦功能聯(lián)結圖譜計劃”、中科院前沿科學重點研究計劃、中科院國際伙伴計劃、國家自然科學基金、上海市基礎研究重點項目、科技部“973”項目等資助,在神經(jīng)所獨立完成。

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