Neurologové přeprogramují GPS mozku pomocí laserových paprsků

Neurologové z University College London (UCL) použili laserové paprsky k „aktivaci“ neuronů u myší, přičemž poskytli nový pohled na skrytou funkci paměti a ukázali, jak paměti jsou základem vnitřního systému GPS v mozku.

Studie publikovaná v časopise buňkaVysvětluje, jak vědci použili „optický“ přístup využívající dvojité lasery k současnému čtení a zápisu aktivity „umístěných buněk“ (typ neuronu) u myší při navigaci v prostředí virtuální reality.

Vědci překvapivě dokázali stimulovat místní buňky, aby reaktivovali (nebo získali) paměť místa, kde myši dostaly odměnu, což zase myši „vypustilo“, což způsobilo, že se chovaly, jako by byly na oplátku. místo.

Tato nová studie je založena na průkopnické práci profesora Johna O’Keefeho (UCL Cell and Developmental Biology), který v roce 2014 získal Nobelovu cenu za objev buněčných buněk. Tyto buňky se nacházejí v oblasti mozku zvané hippocampus a stanou se aktivními pouze tehdy, když zvíře vstoupí do určitého místa v prostředí.

Počítače, které umisťují buňky, představují kognitivní mapu prostředí – například interní GPS – a zachovávají paměť polohy. Nová studie UCL je první, která přímo ukazuje, že aktivní aktivita buněk je základem schopnosti mozku navigovat.

Výsledky poskytují hlubší pochopení toho, jak jsou paměti ukládány, a vědci UCL věří, že nálezy by nám nakonec mohly pomoci vyvinout novou léčbu stavů, jako je demence. Alzheimerova choroba Nemoc, která zhoršuje paměť.

První autor Dr. Nick Robinson (Wolfson Institute z UCL University Biomedical Research) uvedl: „Tyto výsledky poskytují přímý kauzální důkaz, že myši používají k vedení svého chování informace představované aktivitou buňka-buňka. Jinými slovy, umisťujte buňky ve skutečnosti myši, kde jsou, a myši ve skutečnosti „poslouchají“ své buňky, když se rozhodují. Poskytuje nové poznatky o tom, jak jsou paměti uloženy v mozku, a také nové nástroje pro manévrování těchto vzpomínek k ovlivnění chování. “

Dodal: “Poruchy paměti – jako je demence a Alzheimerova choroba – jsou pro společnost obrovskými náklady. Tato práce může nakonec vést k lepšímu porozumění těmto chorobám a také k novým cílům terapeutické intervence.”

Hlavní autor profesor Michael Hauser (Wolfsonův institut na UCL University of Biomedical Research) uvedl: „Tato studie je náhradní hrou, protože ukazuje, že můžeme použít optické čtení a zápis aktivity ve specifických nervových buňkách k manipulaci s vzpomínkami a umožnit nám lepší porozumění – lze zlepšit Jak nám aktivita v neurálních obvodech pomáhá rozhodovat. “

Experimentální studie vysvětlila

Vědci z UCL Wolfson Institute for Biomedical Research jmenovali silný přístup, který kombinuje dvě revoluční technologie pro použití světla pro čtení a zápis elektrické aktivity v mozku.

Nejprve vytvořili neurony tak, aby exprimovaly geneticky kódované senzory vápníku, které umožňují buňkám zářit, když jsou aktivní. Zadruhé, exprimovali „optogenetické“ proteiny citlivé na světlo ve stejných neuronech, což jim umožnilo aktivovat specifické buňky pomocí laserových paprsků, zaměřené pomocí digitální holografie (stejná technologie jako u laserového displeje).

Kombinací těchto dvou technik může tým dokumentovat a manipulovat s aktivitou ve stejných neuronech v mozku myši pohybující se ve virtuální realitě.

Vědci z UCL použili tento přístup k cílené aktivaci hipokampálních prostorových buněk u myší, které se pohybovaly na určitém místě ve virtuálním světě, aby sbíraly odměnu za cukrovou vodu. Nejprve opticky zdokumentovali aktivitu velkého počtu místních buněk v hipokampu a identifikovali ty, které jsou zvláště aktivní v odměněném místě, a proto mohou tvořit základ paměti pro toto místo. Poté pomocí holograficky zaměřených laserových paprsků aktivovali tyto konkrétní buňky místa na jiném místě ve virtuálním světě.

Stimulace místních buněk překvapivě stačila k načtení paměti odměněného místa, což vedlo myš k hledání ceny na novém místě. Jinými slovy, stimulace neuronů světlem „mentálně“ porodí zvíře, což způsobí, že se budou chovat, jako by se nacházely na odměněném místě. Toto je první ukázka toho, jak nám aktivace buněk místa umožňuje získávat vzpomínky z našeho prostředí a pomáhá nám navigovat.

Reference: 6. listopadu 2020, buňka.
DOI: 10.1016 / j.cell.2020.09.061

Financování tohoto výzkumu poskytuje Wellcome, Gatsby Charitable Foundation, Evropská komise, Evropská organizace pro molekulární biologii, Rada pro lékařský výzkum a Evropská rada pro výzkum.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.