Neurologai perprogramuoja smegenų GPS naudodami lazerio spindulius

Londono universiteto koledžo (UCL) neuromokslininkai lazerio spinduliais „įjungė“ pelių neuronus, kurie suteikia naujų įžvalgų apie paslėptą atminties veikimą ir parodo, kaip prisiminimai palaiko smegenų vidinę GPS sistemą.

Tyrimas, paskelbtas žurnale Langelis, paaiškina, kaip tyrėjai naudoja „optinį“ metodą, naudodamiesi dviem lazeriais, vienu metu skaitydami ir rašydami pelių „vietos ląstelių“ (neuronų rūšis) veiklą, naršydami virtualios realybės aplinkoje.

Pažymėtina, kad stimuliuodami vietos ląsteles mokslininkai sugebėjo iš naujo suaktyvinti (arba perdirbti) atmintį apie vietą, kurioje pelės gavo atlygį, ir „dvasiškai“ peles išsiuntė kitaip. tegul jie elgiasi taip, lyg būtų apdovanoti. vieta.

Šis naujas tyrimas remiasi novatorišku profesoriaus Johno O’Keefe’o (UCL ląstelių ir vystymosi biologija) darbu, kuris 2014 m. Laimėjo Nobelio premiją už vietos ląstelių atradimą. Šios ląstelės atsiranda smegenų regione, vadinamame hipokampu, ir suaktyvėja tik tada, kai gyvūnas patenka į tam tikrą vietą aplinkoje.

Įtariama, kad vietos ląstelės vaizduoja pažintinį aplinkos žemėlapį, pvz., Vidinį GPS, ir kad vietos atmintis išlieka. Naujasis UCL tyrimas yra pirmasis, kuris tiesiogiai parodo, kad ląstelių veikla yra smegenų gebėjimo orientuotis pagrindas.

Rezultatai suteikia gilesnį supratimą apie tai, kaip saugomi prisiminimai, ir UCL mokslininkai mano, kad išvados galiausiai gali padėti mums sukurti naujas terapijas tokioms sąlygoms kaip demencija ir Alzheimerio liga liga, kuri veikia atmintį.

Pirmasis autorius dr. Nickas Robinsonas (UCL Wolfsono biomedicininių tyrimų institutas) sakė: „Šie rezultatai pateikia tiesioginius priežastinius įrodymus, kad pelės naudoja vietos ląstelių aktyvumo siūlomą informaciją savo elgesiui palaikyti. Kitaip tariant, vietos ląstelės tikrai nurodo pelę, kur ji yra, o pelės iš tikrųjų „klausosi“ savo vietos ląstelių priimdamos sprendimus. Tai suteikia naujų įžvalgų apie tai, kaip prisiminimai saugomi smegenyse, taip pat naujų įrankių, leidžiančių manipuliuoti šiais prisiminimais, siekiant paveikti elgesį. “

Jis pridūrė: „Atminties sutrikimai, tokie kaip demencija ir Alzheimerio liga, yra labai brangūs visuomenei. Šis darbas ilgainiui gali padėti geriau suprasti šias ligas, taip pat nustatyti naujus terapinės intervencijos tikslus. “

Vyresnysis autorius profesorius Michaelas Hausseris (UCL Wolfsono biomedicininių tyrimų institutas) sakė: „Šis tyrimas yra žaidimų keitiklis, nes jis parodo, kad mes galime naudoti optinį skaitymo ir rašymo aktyvumą konkrečiuose neuronuose, norėdami manipuliuoti prisiminimais, kad galėtume geriau suprasti – ir galbūt pagerinti, kaip nervų grandinės veikla padeda mums priimti sprendimus. “

Eksperimentinis tyrimas paaiškino

UCL Volfsono biomedicininių tyrimų instituto tyrėjai naudojo galingą metodą, apjungiantį dvi revoliucines technologijas, kad šviesa būtų naudojama smegenų elektrinei veiklai skaityti ir rašyti.

Pirma, jie sukūrė neuronus, kad jie galėtų ekspresuoti genetiškai užkoduotus kalcio jutiklius, kurie leidžia ląstelėms sudegti, kai jos yra aktyvios. Antra, jie ekspresavo šviesai jautrius „optogenetinius“ baltymus tuose pačiuose neuronuose, leidžiant jiems suaktyvinti specifines ląsteles lazerio spinduliais, nukreiptais naudojant skaitmeninę holografiją (ta pati technologija, naudojama lazerio šviesos šou).

Derindama šias dvi technikas, komanda gali įrašyti ir valdyti abi veiklas tuose pačiuose virtualios realybės naršančios pelės smegenų neuronuose.

UCL mokslininkai naudojo šį metodą, kad atliktų tikslinę hipokampo ląstelių aktyvavimą pelėms, kurios eina į tam tikrą virtualiojo pasaulio vietą, kad gautų atlygį už cukraus vandenį. Pirmiausia jie užfiksavo daugelio hipokampo vietos ląstelių aktyvumą ir nustatė tas, kurios buvo specialiai aktyvios atlyginamoje vietoje ir taip galėjo sudaryti vietos atminties pagrindą. Tada jie naudoja holografinius lazerio spindulius, kad suaktyvintų šias konkrečias vietos ląsteles kitur virtualiajame pasaulyje.

Pažymėtina, kad ląstelių stimuliacija buvo pakankama, kad atgautų atlyginamos vietos atmintį, todėl pelė ieškojo atlygio naujoje vietoje. Kitaip tariant, neuronų stimuliacija šviesa „siunčia“ gyvūną psichiškai žemyn ir priverčia elgtis taip, tarsi jie atsidurtų atlygio vietoje. Tai yra pirmasis parodymas, kaip suaktyvinus vietos langelius, galime gauti prisiminimus apie savo aplinką ir padėti mums naršyti.

Nuoroda: 2020 m. Lapkričio 6 d. Langelis.
DOI: 10.1016 / j.cell.2020.09.061

Šiam tyrimui finansavimą skyrė „Wellcome“, Gatsbio labdaros fondas, Europos Komisija, Europos molekulinės biologijos organizacija, Medicinos tyrimų taryba ir Europos tyrimų taryba.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Eksperimentas atskleidžia naujas sinchroninių šviesos šaltinių galimybes.

Iliustracija, rodanti, kaip elektronų moduliacija lazeriu buvo panaudota kuriant lazerio šviesą skleidžiančias mikrobangas. Kreditas: Tsinghua universitetas. Tarptautinė komanda, atlikdama jaudinančius eksperimentus, parodė, kaip įvairios yra...

Kaip sumažinti kūno temperatūrą, gali padėti 10% pacientų, kuriems skiriamas didelis dėmesys

Šiame brėžinyje aprašytas tepalas (oranžinis ir geltonas), kuris yra molekulinis sluoksnis oro sąsajoje ir kvėpavimui reikalingas skystis plaučiuose. Naujausi tyrimai parodė, kad terminio...

Apšviesti saulės banguoti langai gamina energiją iš vidaus

Ryžių universiteto inžinieriai sukūrė ir pastatė langus, kurie saulės šviesą ar apšvietimą iš vidaus paverčia periferinėmis kraujo ląstelėmis. Centrinis sluoksnis yra kompozicinis polimeras,...

Egipto mumijos mumijos „Purvo karapasas“ neregėtas gydymas – neteisingo pateikimo atvejis

Kiekvienas mumifikuotas ir uždarytas Sidnėjaus universiteto Chau Chak Wing muziejaus Nicholson kolekcijoje. A. Mumifikuotas asmuo, dabar saugojimui dėvintis rankas, BMR. 27.3. B....

COVID-19 aptikimas ant jūsų odos

Misūrio universiteto inžinieriai skatina bioelektronikos rinką, kurdami plataus masto pasirinktinio įrenginio planą, kuris vienu metu gali stebėti daugybę gyvybiškai svarbių požymių, tokių kaip kraujospūdis,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.