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初級視覺(jué)皮層功能結構研究獲進(jìn)展

2019-01-28 來(lái)源:中國眼科醫生  標簽: 掌上醫生 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域所組成的。即使在單個(gè)區域內,神經(jīng)元的功能也常常根據其在皮層上的位置展現出精密的組織規律。

近日,中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所、腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng )新中心、神經(jīng)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室蒲慕明研究組在《美國國家科學(xué)院院刊》雜志在線(xiàn)發(fā)表了題為《初級視覺(jué)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間連接的雙色鈣成像方法,并利用這種方法對樹(shù)鼩中投射至初級視覺(jué)皮層(V1)的兩條輸入通路的功能結構進(jìn)行了探討。

大腦皮層是由負責不同功能的很多區域所組成的。即使在單個(gè)區域內,神經(jīng)元的功能也常常根據其在皮層上的位置展現出精密的組織規律。例如,在高等動(dòng)物的V1中,對不同視覺(jué)朝向起反應的神經(jīng)元并非無(wú)序地混雜在一起,而是以一種風(fēng)車(chē)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(fēng)車(chē)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(fēng)車(chē)狀的功能結構?這些疑問(wèn)是困擾了視覺(jué)皮層研究者們多年的難題。

為了解決這個(gè)問(wèn)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(shí)現了鈣指示蛋白的突觸前定位,并進(jìn)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(guò)雙色鈣成像同時(shí)測量這些不同通路的反應特性,進(jìn)而比較它們的功能結構。

使用這種策略,研究者們發(fā)現在投射至V1的輸入通路中,來(lái)自V1本身的內部連接(intrinsicconnection)和來(lái)自次級視覺(jué)皮層(V2)的反饋連接(feedbackconnection)都存在著(zhù)風(fēng)車(chē)狀的功能結構。通過(guò)和V1神經(jīng)元本身的功能結構的比較,研究者們發(fā)現V1內部連接的結構與之有著(zhù)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(zhù)V1的不同輸入通路在其功能結構產(chǎn)生過(guò)程中存在著(zhù)不同的作用。

除了揭示了投射至初級視覺(jué)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(shù)有望應用于多種研究體系,成為研究腦區之間連接的功能結構的一種通用手段,為神經(jīng)科學(xué)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。課題受中科院戰略性先導科技專(zhuān)項(B類(lèi))“腦功能聯(lián)結圖譜計劃”、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計劃、中科院國際伙伴計劃、國家自然科學(xué)基金、上海市基礎研究重點(diǎn)項目、科技部“973”項目等資助,在神經(jīng)所獨立完成。

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