Innovative Technik für die Kennzeichnung und Kartierung von inhibitorischen Neuronen zeigen unterschiedliche tuning-profile

Neuronen sind komplexe, stark vernetzten Zellen sich mit mehreren Netzwerken über das ganze Gehirn, und Sie weisen eine Breite Palette von Aktivitäten. Als solche, einzelne Neuronen können viele Funktionen. Neuronen sind im Allgemeinen klassifiziert als entweder erregende oder hemmende basierend auf den downstream-Effekte auf andere Zellen, wobei jede Zelle empfängt eine Vielzahl von erregenden und hemmenden synaptischen inputs, die helfen, die Form, die Zelle, die die einzigartigen Eigenschaften. In einer aktuellen Studie, die Forscher am Max-Planck-Florida-Institut für Neurologie hat gezeigt, dass inhibitorische Neuronen im visuellen Kortex sind vielfältiger als bisher angenommen, was darauf hindeutet, dass unsere bisherige Vorstellung von der neuronalen Konnektivität kann nur reflektieren einen Teil des gesamten Bildes. Das team von Forschern untersucht, wie die Nervenzellen sind miteinander verdrahtet, und welche Auswirkungen diese verbindungen auf die neuronale Eigenschaften. Einsatz genetischer tools, imaging-Techniken, optogenetik, Sie zeigten, dass inhibitorische Eingänge auf einzelne Neuronen können abweichen, von der kanonischen Ansicht der kortikalen Schaltkreisen. Die Anwesenheit dieses überraschende, unterschiedlich abgestimmte Hemmung lässt vermuten, dass die kortikale Konnektivität ist flexibler als ursprünglich angenommen, so dass für die Multiplex-Berechnungen.

Nur wenige Studien haben die zugeordneten inhibitorischen Eingängen auf Neuronen im intakten Gehirn schaltungen. Trotz der Vielfalt der Techniken zur Visualisierung von exzitatorischen verbindungen, gibt es fast keine sofort verfügbaren Studie co-auftretende hemmende verbindungen. Dr. Benjamin Scholl, Senior Research Scientist im Labor von Dr. David Fitzpatrick und Dr. Daniel Wilson, der jetzt ein Postdoc an der Harvard Medical School, entwickelt eine Strategie für die Kennzeichnung und Kartierung von lokalen inhibitorischen Eingängen auf eine Zelle. Sie drückten ein fluoreszierendes protein spezifisch in inhibitorischen Neuronen, unter Nutzung von genetischen Markern zur Ziel-nur diese Zellen, und kombiniert whole-cell-patch-clamp-Messungen mit gemusterten stimulation von Neuronen zu erfassen Ihre individuellen Aktivitäten. In den gleichen Zellen, Sie Maß auch Ihre Selektivität für verschiedene Ausrichtungen der bewegten Kanten.

Scholl und Kollegen gefunden, dass die Selektivität des inhibitorischen Eingänge können parallel oder völlig abweichen, von der target-Neuronen, die eine „bunte palette“ von Hemmung. Zuvor war es gedacht, dass diese Eingänge sollten alle co-gestimmt, mit ausgerichtet die funktionalen Präferenzen. Daten aus dieser Studie schlägt vor, dass, je nach Netzwerk-Aktivierung hemmenden Zellen mit verschiedenen tuning-profile sind in der Lage, um eindeutig zu beitragen und Flexibilität der Netzwerk Antworten. „Diese Netzwerke sind sehr stark miteinander vernetzt und dynamisch, und diese Studien beginnen, um uns zu zeigen, dass die funktionelle Konnektivität wir hoffen, dass wir aufdecken, ist komplizierter, als wir bisher glaubten“, sagt Scholl. Weitere, das Verständnis der anatomischen Konnektivität, oder „connectome“,“ möglicherweise nicht ganz ausreichen, um schaltkreise im Gehirn, betonte die Notwendigkeit, um die Karte und die Aufklärung functional Connectome im Gehirn.

Die Regeln für neuronale tuning in keiner Weise einfach, mit unterschiedlichen stimulus-Bedingungen evoziert verschiedene Muster von Erregung und Hemmung, und es gibt viel mehr über die Feinheiten des visuellen Systems, die erst noch aufgedeckt werden. Aber Fortschritte bei der Kennzeichnung und imaging-Techniken wie beschrieben in Scholl ‚ s paper öffnen Sie die Tür für zukünftige Untersuchungen der synaptischen Eingänge an einzelnen Neuronen. „Wir haben zu schätzen, die volle Komplexität auf, wie die einzelnen Neuronen beteiligt sind schaltungen“, erklärt Fitzpatrick. „Die Kraft dieses Papier liegt in der Technologie, die uns erlaubt das aufnehmen von einzelnen Neuronen während der Präsentation eines visuellen Reizes und selektiv die Aktivierung von inhibitorischen Neuronen.“ Scholl und das Fitzpatrick-lab Hoffnung zu verstehen, wie Erregung und Hemmung sind flexibel eingesetzt, um die Kodierung von Informationen, einschließlich während der frühen Entwicklung. Nachfolgende Studien untersuchen die Rolle der Erfahrung in der Gestaltung der neuronalen Netze und der unterschiedlichen Auswirkungen der einzelnen Neuronen unter verschiedenen stimuli und Kontexten. Das lab auch Hoffnungen auf die Entwicklung neuer Techniken für eine bessere Auflösung der Bildgebung und präzise stimulation von einzelnen Zellen zur weiteren Charakterisierung der Rolle von inhibitorischen Neuronen im visuellen Kortex.

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