新斯坦福研究表明,当细胞保持正确的节奏时,大脑效果最佳

斯坦福大福德—据说,我们每个人都会向不同的鼓的节拍,但新的斯坦福大学研究表明,脑细胞需要遵循必须保持适当脑功能的特定节奏。这些节奏不’T似乎在这种疾病中正常工作,作为精神分裂症和自闭症,现在两篇论文本周由期刊在线在线发布 自然科学 证明精确调整某些神经元的振荡频率会影响大脑如何处理信息并实现奖励感。

“这里的统一主题是脑子节奏和‘arrhythmias’,”兼博士学位,博士,生物工程副教授和两篇论文的精神病学和行为科学副教授的Karl deisseroth,MD,博士。

心律失常是心灵学家称之为不规则的心跳。新发现表明,与保持心脏的节拍的细胞(或在划船的划船团队上的Coxswain上呼出中风的节奏),某些脑细胞可以协调振荡,最终有助于控制其他细胞的行为由这些节奏引导。

大脑’s bit rate

在里面 自然 学习,将于4月26日在线公布,以及来自麻省理工学院的伴侣纸,冯张也是作者Deisseroth’S团队专注于产生叫做Parvalbumin的蛋白质的小鼠中的神经元。一些研究人员怀疑这些神经元驱动器“gamma”脑波以频率为40倍(或赫兹)的频率。根据假设,这些波可能会影响大脑中的信息流。迄今为止,这永远不会被证明,因为没有人可以选择性地控制神经元并看到对信息流或振荡的产生影响。

“这是一个基本的谜团。我们有这些细胞可能关键涉及高级,复杂的信息处理,我们看到正在发生的这些振荡,但人们不’真的知道如何将所有这些放在一起,” Deisseroth said. “但这正是现在我们可以使用光学方法解决的那种东西。”

那’因为desisseroth.’S组开发了一种称为Optogensetics的技术,其中特定细胞可以通过可见光的脉冲来遗传设计。该团队用小鼠的Parvalbumin神经元做了这一点,发现通过令人兴奋或抑制它们,它们可以产生或抑制“gamma”波浪并看到明显的变化“bit rate”或流经脑电路的信息量。

“我们发现的是,如果您将Parvalbumin神经元曲柄下来,您可以看到这些40赫兹振荡的较少。如果你把它们催化,你会看到更多这些伽玛振荡,” Deisseroth said. “That’■第一个真实证明,这些神经元确实涉及产生这些伽马脑波。

“然后,我们发现我们可以在比特中量化振荡对通过神经电路的信息流的影响,并且我们发现振荡特别提高了这些哺乳动物的正面皮质中不同细胞类型之间的信息流。” Deisseroth added. “最后的结果是,帕瓦仑神经元和伽马振荡共同努力,以增强大脑中真实信息的流动。”

疾病的潜在联系来自于自闭症中,伽马振荡似乎存在错误的强度,而在精神分裂症中似乎似乎太少的帕瓦尔蛋白蛋白蛋白神经元。

“这是与精神分裂症和自闭症相关的新视角,信息中进入的条件,但它不是’T必须正确处理,” Deisseroth said.

本文’据第一个作者是张和精神科医生vikaas sohal,md。博士学位研究员Yizhar,博士,也为工作做出了贡献。该研究由大学和几个基金会资助,包括国家卫生研究院,麦克特基金会,Coulter基金会和威廉姆凯克基金会。

感觉奖励

在里面 科学 纸张,将于4月23日首次发布 科学 Express,Deisseroth领导了斯坦福和加州大学的研究人员团队和加州旧金山大学调查了控制脑化学多巴胺的神经元振荡的效果。该组织由神经科学,生物工程和精神病学研究人员组成,想看看是否改变振荡,偏离自由行为的小鼠以感知不同程度的奖励。

为了进行实验,它们在小鼠大脑的特定区域中进行了聚酰胺工程的多巴胺神经元。然后将小鼠放入一个带有三个腔室的盒子中。起初,没有一个小鼠具有可预测的偏好,其中腔室占据了哪个。然后,研究人员将它们暴露于两天的调节,其中它们的工程化多达胺神经元在一端的腔室中暴露于高频脉冲,而在另一端的腔室中的低频脉冲。具体地,将小鼠分成两组,其中不同的刺激与盒子的相对端相关。

在实验结束时,将小鼠置于中间室中并暴露于不进一步的光脉冲。当其多巴胺神经元经受高频光脉冲时,每个小鼠返回到哪个室内的腔室,表明在高频节律下烧制多巴胺神经元与更强的奖励学习相关。

“我们在多巴胺神经元中测试了不同的节奏,我们发现较低频率的节奏效果要较小,但高频爆发有力有效地引起这种行为效果的奖励,” Deisseroth said. “了解更多关于这些多巴胺神经元的信息,不仅对虐待药物的毒品有影响,即直接访问这些奖励的感受,而且因为在抑郁症中,因为在抑郁的人中,最突出和最愚蠢的症状是无法享受的东西之一。”

在某种意义上,论文表明逃离的人’明确思考或感到快乐可能只是脱离步骤,或者宁愿有脑细胞,这非常完全没有’t have rhythm.

另一个斯坦福作者 科学 纸是张和研究生林辰蔡铅作家;医学研究助理Antoine Adamantidis,PHD;和精神病和行为科学教授Luis de Lecea,博士。 UCSF研究人员是Garret Stuber,Phd和Antonello Bonci,MD。该研究得到了几个奖学金和基金会,包括国家精神健康和药物滥用研究所以及凯克和麦克奈地区。



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