Informacja

Jakie są różne szybkości wypalania w różnych regionach ludzkiego mózgu?

Jakie są różne szybkości wypalania w różnych regionach ludzkiego mózgu?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Czy może na przykład być tak, że neurony, które zajmują się myśleniem wyższego rzędu i planowaniem średnioterminowym, uruchamiają się wolniej, czy też oczekuje się, że wszystkie neurony raczej uruchamiają się mniej więcej w tym samym tempie?

Oto artykuł o średniej szybkości wypalania: http://aiimpacts.org/rate-of-neuron-firing/

Czy uzasadnione jest założenie, że pomiary są tendencyjne, ponieważ uwzględniają tylko komórki reagujące wizualnie?


Artykuł ma klasyczne podejście inżynierskie (może się mylić, po prostu go przejrzałem), a nie to, że jest to zła rzecz. Ogólna krytyka uprzedzeń wobec słabo kodujących neuronów jest słuszna, nie wiem jednak, jak mogą powiedzieć, że jest to czynnik 10 lub cokolwiek innego.

Średnia szybkość odpalania jednego neuronu ma sens tylko w odniesieniu do innego stanu. Na przykład w badaniach z zakresu neuronauki sensorycznej mówimy, że neuron lubi bodziec, jeśli średnia szybkość odpalania tego neuronu podczas prezentowania bodźca jest wyższa niż w takim samym okresie przy braku tego bodźca. Odwrotnie neuron nie lubi bodziec, gdy spada średnia szybkostrzelność.

Średnia szybkość wyzwalania we wszystkich neuronach jest również dziwną miarą, ponieważ neurony mają różne wyzwalanie bazowe, różne morfologie, są częścią różnych obwodów i mają różne funkcje w tych obwodach. To tak, jakby powiedzieć, że do opisania go wystarczy średnia z rozkładu normalnego, ignorując jego wariancję.

Jeśli chodzi o samo pytanie, należy lepiej zdefiniować kilka rzeczy: czym jest myśl wyższego rzędu? i średni czas planowania czego?

Z pewnością nie wszystkie neurony odpalają w tym samym tempie, jednak tempo implikuje stałą czasową i co najważniejsze, gdy ktoś uśrednia wiele neuronów, musi mieć kryterium ich wyboru, które nasuwa pytanie: które neurony? Jak definiuje się obszar mózgu? Morfologicznie? Funkcjonalnie? Genetycznie? Co więcej, jaka jest jego odpowiednia stała czasowa? Wydaje się, że są to podstawowe, oczywiste pytania, jednak wydaje się, że nie mają jeszcze jasnej i zdefiniowanej odpowiedzi.

Wydaje się, że masz na myśli konkretną architekturę z wieloma obszarami, które mają różne funkcje, zakładam, że ją modelujesz. Wszystkie modele są błędne (tak, wiem, że to banał), co oznacza, że ​​każdy model ma określony zestaw mniej lub bardziej ważnych założeń. Musisz tylko wiedzieć, jakie są te założenia i jakie wnioski można wyciągnąć z tych założeń. Więc w zasadzie nie ma odpowiedzi na twoje pytanie od strony biologii, wciąż jesteśmy ślepymi naukowcami w ciemnym pokoju, szukającymi martwego mózgu kota, który ukrywa włącznik światła.

Kiedy już ustalę funkcję arbitralnie zdefiniowanego obszaru mózgu, dam ci znać jego stałą czasową, to znowu jest ona arbitralnie zdefiniowana i nie mogę w żaden sposób określić jej funkcji we wszystkich możliwych warunkach bez posiadania własnych założeń dotyczących tego, jak rzeczy powinny Praca…


Powiązanie wzorców odpalania neuronów z funkcjonalnym zróżnicowaniem kory mózgowej

Afiliacje Department of Integrative Brain Science, Graduate School of Medicine, Kyoto University, Sakyo-ku, Kyoto, Japan, Division of Sensory and Cognitive Information, National Institute for Physiological Sciences, Myodaiji, Okazaki, Aichi, Japan

Affiliation Division of Sensory and Cognitive Information, National Institute for Physiological Sciences, Myodaiji, Okazaki, Aichi, Japonia

Afiliacja Tamagawa University Brain Science Institute, Machida, Tokio, Japonia

Afiliacja ATR Computational Neuroscience Laboratories, Seika-cho, Soraku-gun, Kioto, Japonia


Regiony DNA w naszym mózgu, które przyczyniają się do tego, że jesteśmy ludźmi

Z zaledwie 1% różnicą genomy kodujące białka człowieka i szympansa są niezwykle podobne. Zrozumienie cech biologicznych, które czynią nas ludźmi, jest częścią fascynującego i intensywnie dyskutowanego kierunku badań. Naukowcy ze Szwajcarskiego Instytutu Bioinformatyki SIB i Uniwersytetu w Lozannie opracowali nowe podejście do wskazania, po raz pierwszy, adaptacyjnych zmian specyficznych dla człowieka w sposobie regulacji genów w mózgu. Wyniki te otwierają nowe perspektywy w badaniach ewolucji człowieka, biologii rozwoju i neuronauk. Artykuł jest publikowany w Postępy w nauce.

Ekspresja genów, a nie sekwencja genów

Aby wyjaśnić, co odróżnia człowieka od jego małpich krewnych, naukowcy od dawna stawiali hipotezę, że kluczową rolę odgrywa nie tyle sekwencja DNA, co raczej regulacja genów (tj. kiedy, gdzie i jak silnie gen ulega ekspresji). rola. Jednak precyzyjne określenie elementów regulatorowych, które działają jak „ściemniacze genów” i są pozytywnie dobierane, jest trudnym zadaniem, które jak dotąd pokonywało badaczy (patrz ramka).

Marc Robinson-Rechavi, kierownik grupy w SIB i współautor badania, mówi: „Aby móc odpowiedzieć na tak kuszące pytania, trzeba być w stanie zidentyfikować części genomu, które zostały poddane tak zwanej „pozytywnej” selekcji [patrz ramka Odpowiedź jest bardzo interesująca w rozwiązywaniu pytań ewolucyjnych, ale ostatecznie może również pomóc w badaniach biomedycznych, ponieważ oferuje mechanistyczny obraz działania genów”.

Duża część elementów regulatorowych w ludzkim mózgu została wyselekcjonowana pozytywnie

Naukowcy z SIB i Uniwersytetu w Lozannie opracowali nową metodę, która umożliwiła im zidentyfikowanie dużego zestawu regionów regulatorowych genów w mózgu, wybranych podczas ewolucji człowieka. Jialin Liu, badacz z tytułem doktora i główny autor badania, wyjaśnia: „Po raz pierwszy pokazujemy, że ludzki mózg doświadczył szczególnie wysokiego poziomu selekcji pozytywnej w porównaniu na przykład z żołądkiem lub sercem. To ekscytujące, ponieważ my teraz mamy sposób na zidentyfikowanie regionów genomowych, które mogły przyczynić się do ewolucji naszych zdolności poznawczych!”

Aby dojść do swoich wniosków, obaj badacze połączyli modele uczenia maszynowego z danymi eksperymentalnymi na temat tego, jak silnie białka zaangażowane w regulację genów wiążą się z ich sekwencjami regulatorowymi w różnych tkankach, a następnie przeprowadzili porównania ewolucyjne między człowiekiem, szympansem i gorylem. „Teraz wiemy, które są pozytywnie wybrane regiony kontrolujące ekspresję genów w ludzkim mózgu. Im więcej dowiemy się o genach, które kontrolują, tym pełniejsze będzie nasze zrozumienie poznania i ewolucji i tym większy będzie zakres działania to zrozumienie”, podsumowuje Marc Robinson-Rechavi.

Dobór pozytywny: wskazówka funkcjonalnego znaczenia mutacji

Większość przypadkowych mutacji genetycznych ani nie przynosi korzyści, ani nie szkodzi organizmowi: akumulują się w stałym tempie, które odzwierciedla czas, jaki minął od czasu, gdy dwa żyjące gatunki miały wspólnego przodka. W przeciwieństwie do tego, przyspieszenie tego tempa w określonej części genomu może odzwierciedlać pozytywną selekcję mutacji, która pomaga organizmowi przetrwać i rozmnażać się, co zwiększa prawdopodobieństwo przekazania mutacji przyszłym pokoleniom. Elementy regulatorowe genów mają często długość zaledwie kilku nukleotydów, co sprawia, że ​​oszacowanie tempa ich przyspieszania jest szczególnie trudne ze statystycznego punktu widzenia.


PRACA MÓZGU I OBRAZOWANIE MÓZGU

AbstrakcyjnyFunkcjonalne obrazowanie mózgu za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego jest szeroko stosowane do mapowania regionalnych zmian w aktywności mózgu. Sygnał używany przez obie techniki opiera się na zmianach w lokalnym krążeniu i metabolizmie (praca mózgu). Nasza wiedza na temat biologii komórki tych zmian znacznie się pogłębiła w ciągu ostatniej dekady. Pojawiły się nowe spostrzeżenia na temat roli astrocytów w transdukcji sygnału, a także uznanie wyjątkowego wkładu glikolizy tlenowej w metabolizm energetyczny mózgu. Podobnie nasze zrozumienie procesów neurofizjologicznych odpowiedzialnych za obrazowanie sygnałów wyszło z założenia, że ​​impulsowa aktywność (wyjście) neuronów jest najbardziej istotna dla tej, która koncentruje się na ich wejściu. Wreszcie, neuroobrazowanie, ze swoją unikalną perspektywą metaboliczną, zaalarmowało nas o trwającej i kosztownej wewnętrznej aktywności w układach mózgowych, która najprawdopodobniej reprezentuje największą część aktywności funkcjonalnej mózgu.


WYNIKI

ZegarΔ19 Myszy mają zwiększone wypalanie komórek dopaminy VTA W Vitro, co jest odwracane przez przewlekłe leczenie litem

Wcześniej znaleźliśmy za pomocą in vivo zapisy znieczulonych zwierząt, że wystąpił wzrost aktywności dopaminergicznej i zdarzenia wybuchowe w VTA Zegar~19 myszy w porównaniu z rodzeństwami z miotu typu dzikiego (McClung i wsp., 2005). Aby określić, czy zwiększona aktywność utrzymuje się przy braku danych wejściowych z innych regionów, wykorzystaliśmy zapisy patch-clamp w wycinkach wieńcowych zawierających VTA. Zgodnie z naszymi wcześniejszymi ustaleniami, następuje wzrost szybkości wyzwalania poszczególnych neuronów dopaminergicznych i skumulowane prawdopodobieństwo częstotliwości wyzwalania częstotliwości w wycinkach z Zegar~19 myszy w porównaniu z kontrolami typu dzikiego, co sugeruje, że zwiększone tempo wypalania jest wynikiem lokalnych zmian w VTA (Figura 1b i c).

Przewlekłe leczenie litem normalizuje zwiększoną pobudliwość w brzusznej okolicy nakrywki (VTA) neuronów dopaminowych w ZegarΔ19 myszy. (a) Ślady próbek i skoki do nagrań pozakomórkowych w warstwie VTA. (b) Skumulowane prawdopodobieństwo częstości oraz (c) dane ilościowe pokazują, że szybkostrzelność VTA znacznie wzrosła w Zegar~19 myszy, które zmniejszyły się przez leczenie litem. Leczenie litem nie zmieniło szybkości wypalania VTA u myszy typu dzikiego. *** P<0,0001 (jednokierunkowa analiza wariancji (ANOVA), n=34–58 komórek od 5 do 7 myszy na grupę).

Aby ustalić, czy przewlekłe leczenie litem przywraca prawidłowe tempo wypalania komórek dopaminowych do: ZegarΔ19 myszom, leczyliśmy te myszy, wraz z dzikimi zwierzętami z tego samego miotu, przez 10 dni chlorkiem litu (600 mg/l), jak przeprowadzono wcześniej (Roybal et al, 2007). Następnie pobraliśmy wycinki zawierające VTA i zmierzyliśmy aktywność komórek dopaminy. Odkryliśmy, że przewlekłe leczenie litem znacznie obniżyło tempo wypalania poszczególnych neuronów dopaminowych do poziomów typu dzikiego w Zegar~19 myszy, ale nie miało znaczącego wpływu na szybkość odpalania neuronów dopaminowych u dzikich osobników z tego samego miotu (ryc. 1a-c). Te wyniki pokazują, że Zegar~19 myszy ma zwiększoną aktywność dopaminergiczną w VTA, która jest przywracana do poziomów typu dzikiego przez przewlekłe leczenie litem.

Leczenie litem obniża poziom dopaminy NAc w ZegarΔ19 myszy

Zmierzyliśmy poziomy dopaminy i jej metabolitów, DOPAC, 3-MT i HVA w tkance NAc ZegarΔ19 i myszy typu dzikiego z przewlekłym leczeniem litem lub bez. Znaleźliśmy to ZegarOkoło 19 myszy ma około 19% wzrost poziomu dopaminy w porównaniu z rodzeństwami z miotu typu dzikiego (Tabela 1). Zgodnie z danymi elektrofizjologicznymi leczenie litem przewlekle znacząco obniżyło poziom dopaminy w Zegar~19 myszy, ale nie miał wpływu na myszy typu dzikiego (Tabela 1). Ponadto leczenie litem prowadzi do znacznego obniżenia poziomów DOPAC, 3-MT i HVA tylko w ZegarΔ19 myszy.

ZegarΔ19 Myszy mają zmniejszoną objętość komórek dopaminy, którą ratuje chroniczne leczenie litem

Chcieliśmy ustalić, czy istnieją fenotypy komórkowe lub morfologiczne, które być może są odpowiedzialne za wytwarzanie zwiększonej aktywności dopaminergicznej i maniakalnopodobnych zachowań w ZegarΔ19 myszy, które również zostały odwrócone przez przewlekłe leczenie litem. Przeprowadziliśmy immunohistochemię na VTA zawierających skrawki Zegar~19 myszy i dzikie zwierzęta z miotu z lub bez 10-dniowego leczenia litem (600 mg/l) w wodzie pitnej w celu wybarwienia TH w celu identyfikacji neuronów dopaminowych i histonu H3 w celu wybarwienia jądra. Następnie użyliśmy oprogramowania do mikroskopii konfokalnej i stereologii, aby zmierzyć różne właściwości komórek. Odkryliśmy, że soma komórek dopaminy w VTA z Zegar~19 myszy miało zmniejszoną objętość (~20%) w porównaniu z somą komórek dopaminy z rodzeństwa z miotu typu dzikiego (Figura 2a i b). Co ciekawe, długotrwałe leczenie litem przywróciło objętość komórek do poziomów typu dzikiego. Aby ustalić, czy te zmiany wskazują na zmniejszenie objętości wszystkich neuronów w mózgu, zmierzyliśmy objętość niedopaminergicznej populacji neuronów. Wybraliśmy subiculum hipokampu, ponieważ w tym regionie nie ma neuronów dopaminergicznych i jest ono anatomicznie odrębne i możliwe do zidentyfikowania w poszczególnych sekcjach mózgu. Nie stwierdziliśmy różnicy w objętości neuronów w podporze hipokampu między Zegar~19 myszy i rodzeństwa z miotu typu dzikiego (ryc. 2c), co sugeruje, że zmiana objętości nie jest uniwersalna i być może jest specyficzna dla neuronów dopaminowych.

Zegar~19 zmutowanych myszy ma mniejszy rozmiar somy komórek dopaminy, który jest przywracany przez traktowanie litem (a) Reprezentatywne neurony dopaminowe barwione histonem H3 (czerwony) i przeciwciałami TH (żółty: czerwony+zielony). (b) Soma neuronów dopaminowych ZegarΔ19 zmutowanych myszy jest znacznie mniejszych niż somy komórkowe tego samego typu neuronów u rodzeństwa z miotu typu dzikiego ( * P<0,05 przez analizę wariancji (ANOVA), n=5-8 myszy na grupę, 7-10 komórek na zwierzę). Pod wpływem leczenia litem wielkość som komórek od Zegar zmutowane myszy znacząco wracają do nieleczonego poziomu dzikiego (* P<0,05 wg ANOVA, n=5 myszy na grupę, 7–10 komórek na zwierzę). Nie ma znaczącej różnicy między myszami typu dzikiego, którym podawano wodę lub lit. (b) Niedopaminergiczne neurony podpokrętła hipokampa mają taką samą objętość w ZegarΔ19 zmutowanych myszy w porównaniu z rodzeństwami z miotu typu dzikiego (n=5 myszy na grupę, 10 komórek na zwierzę).

Ekspresja HSV-Kir2.1 w VTA odwraca szybkość wypalania i nieprawidłowości morfologiczne neuronów dopaminowych w ZegarΔ19 myszy

Ponieważ przewlekłe leczenie litem odwraca zarówno zwiększone wypalanie komórek dopaminowych, jak i zachowania przypominające maniakalną Zegar~19 myszy, sugeruje to, że zmiany w aktywności dopaminergicznej mogą regulować te reakcje behawioralne. Wiadomo jednak, że lit ma wiele skutków w wielu różnych obszarach mózgu, a te zmiany w aktywności dopaminergicznej mogą nie mieć znaczenia dla działania litu. Aby bezpośrednio przetestować znaczenie aktywności dopaminergicznej w zachowaniach związanych z nastrojem i lękiem, wykorzystaliśmy wektor HSV, który zawiera podjednostkę kanału potasowego Kir2.1. Wirus ten był używany jako narzędzie w poprzednich badaniach innych grup do manipulowania szybkością odpalania neuronów w różnych obszarach mózgu, w tym VTA (Dong i in., 2006 Krishnan i in., 2007). Wyrażony w VTA z Zegar~19 myszy, wirus ten powinien zmniejszać szybkość wypalania neuronów dopaminowych i naśladować skutki przewlekłego leczenia litem u tych myszy. Rzeczywiście, kiedy ekspresjonowaliśmy tego wirusa bezpośrednio do VTA dorosłych Zegar~19 myszy (ryc. 3a) i zmierzono aktywność komórek dopaminy (ryc. 3b i c), odkryliśmy, że nastąpił znaczny spadek szybkości wypalania, który jest podobny pod względem wielkości do wcześniej opublikowanych badań z wykorzystaniem zwierząt typu dzikiego (Krishnan i wsp., 2007 ), a to zmniejszenie wypalania jest podobne do tego wytwarzanego przez obróbkę litem (jak pokazano na rysunku 1).

Ekspresja wirusa opryszczki pospolitej (HSV)-Kir2.1 zmniejsza szybkość wypalania neuronów dopaminowych i przywraca właściwy rozmiar komórek w obszarze brzusznej nakrywki (VTA) ZegarΔ19 myszy. (a) Schematyczny diagram przedstawiający wycinek wieńcowy mózgu myszy zawierający VTA, wraz z reprezentatywnym obrazem (na dole po lewej) pokazującym powiększenie × 4 specyficznego dla VTA ukierunkowania HSV za pomocą chirurgii stereotaktycznej po 4 dniach. W prawym dolnym rogu znajdują się reprezentatywne neurony dopaminowe wybarwione immunologicznie wzmocnionym zielonym białkiem fluorescencyjnym (EGFP) i przeciwciałami przeciw hydroksylazie tyrozynowej (TH), a obrazy połączono, aby zobaczyć kolokalizację przy użyciu mikroskopu konfokalnego. (b) Ślady próbek i skoki do zapisów pozakomórkowych w warstwie VTA. (c) Infekcja HSV-Kir2.1 zmniejsza szybkość odpalania neuronów dopaminowych w porównaniu z obydwoma ZegarΔ19 zwierząt zakażonych HSV-GFP i sąsiadującymi niezakażonymi neuronami w Zegar~19 zwierząt zakażonych HSV-Kir2.1. ** P<0,01 (jednokierunkowa ANOVA, n=7–15 komórek od 5 do 7 myszy na grupę). (d) Wielkość somy komórek dopaminowych Zegar~19 zmutowanych myszy, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1 w VTA są większe niż komórki mutantów, którym wstrzyknięto HSV-GFP (** P<0.01 przez T-test, n=4-5 myszy na grupę, 25-35 komórek na grupę).

Aby określić wpływ kanału HSV-Kir2.1 na morfologię komórek dopaminowych w ZegarΔ19 myszy, przeprowadziliśmy immunohistochemię, a następnie pomiary stereologiczne Zegar~19 skrawków mózgu wyrażających kanał HSV-Kir2.1 lub HSV-GFP. Zakażone wirusem neurony dopaminergiczne były łatwo wykrywalne przez ich wspólne znakowanie TH i GFP. Podobnie jak w przypadku przewlekłego leczenia litem, stwierdziliśmy, że ekspresja Kir2.1 gen prowadzi do wzrostu objętości neuronów dopaminowych w Zegar~19 myszy (Rysunek 3d). Wyniki te pokazują, że ekspresja HSV-Kir2.1 powoduje zmianę zarówno w morfologii komórek dopaminowych, jak i aktywności, która skutecznie naśladuje działanie litu na ZegarΔ19 myszy.

Zmniejszona aktywność dopaminergiczna w ZegarΔ19 Myszy wiąże się ze zmniejszoną reakcją lokomotoryczną na nowość

Aby ustalić, czy zmniejszenie szybkości wypalania neuronów dopaminowych w VTA o Zegar~19 myszy wystarczy do zmiany ich nadaktywności, wstrzyknęliśmy wirusa HSV-Kir2.1 do VTA zmutowanych myszy i zmierzyliśmy ich odpowiedź lokomotoryczną na nowe środowisko. Znaleźliśmy to Zegar~19 myszy, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1 miało mniejszą aktywność lokomotoryczną w ciągu 2 godzin w odpowiedzi na nowe środowisko (Figura 4b). Podczas badania przerwania wiązki w ciągu pełnych 2 godzin jest oczywiste, że odpowiedź lokomotoryczna nie różni się od myszy zakażonych HSV-GFP w ciągu pierwszych 20 minut, jednak zakażone Kir2.1 Zegar~19 myszy wydaje się przyzwyczajać do środowiska łatwiej w trakcie eksperymentu niż myszy, którym wstrzyknięto kontrolny wirus HSV-GFP (Figura 4a). Myszy typu dzikiego zakażone wirusem HSV-GFP lub HSV-Kir2.1 były ogólnie mniej aktywne w porównaniu z Zegar~19 myszy, jak opisano wcześniej (Easton i in., 2003 Roybal i in., 2007), a wirus Kir2.1 nie miał wpływu na ich aktywność lokomotoryczną (Figura 4). Co ważne, kiedy Zegar~19 myszy, którym wstrzyknięto wirus HSV-Kir2.1 jest testowanych na rotorod, są one nie do odróżnienia od myszy, którym wstrzyknięto wirus kontrolny, co pokazuje, że nie mają one deficytu koordynacji ruchowej (dane nie pokazane), ale mają selektywny ograniczenie działalności poszukiwawczej.

Szybkość wypalania komórek dopaminergicznych bezpośrednio koreluje z nadaktywną reakcją na nowość w ZegarΔ19 myszy. (a) Aktywność lokomotoryczna i przyzwyczajenie do nowości określano na podstawie liczby przerw w wiązce wywołanych przez wstrzyknięcie wirusa opryszczki pospolitej (HSV) ZegarΔ19 i myszy typu dzikiego w nowym środowisku mierzone w 5-minutowych pojemnikach przez 2 godziny. (b) HSV-Kir2.1-wstrzyknięty Zegar~19 myszy wykazywało znacznie niższy poziom aktywności lokomotorycznej niż myszy, którym wstrzyknięto zielone białko fluorescencyjne HSV (** P<0,001 analiza wariancji (ANOVA), n=5–10). Istnieje znacząca różnica w aktywności lokomotorycznej między typem dzikim a Zegar~19 myszy, którym wstrzyknięto HSV-GFP (P<0,001).

Normalizacja aktywności dopaminergicznej w ZegarΔ19 myszy prowadzi do zmniejszenia zachowań związanych z lękiem

Chcieliśmy ustalić, czy wyrażenie HSV-Kir2.1 w Zegar~19 myszy doprowadziłoby do normalizacji zachowań związanych z lękiem, co było podobne do przewlekłego leczenia litem (Roybal et al, 2007). Tutaj wykorzystaliśmy zarówno testy ciemny/jasny, jak i podwyższone labirynt plus, które są standardowymi miarami zachowań związanych z lękiem i oba zostały potwierdzone w kilku wcześniejszych badaniach z lekami przeciwlękowymi. Podobnie jak w przypadku naszych poprzednich wyników, stwierdziliśmy, że wstrzykiwany HSV-GFP Zegar~19 myszy wykazuje większe zachowanie eksploracyjne lub anksjolityczne w obu tych testach w porównaniu z myszami typu dzikiego (Figura 5). Ponadto stwierdziliśmy, że Zegar~19 myszy, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1 spędzało mniej czasu po jasnej stronie testu ciemno/jasno (Rysunek 5a) i mniej czasu na otwartym ramieniu uniesionego labiryntu plus (Rysunek 5b) niż po wstrzyknięciu HSV-GFP Zegar~19 myszy, co sugeruje, że zmniejszenie aktywności dopaminergicznej jest u tych myszy niespokojne. Mamy dużą pewność, że wyniki te reprezentują prawdziwe zmiany w zachowaniu związanym z lękiem i nie wynikają ze zmian w aktywności lokomotorycznej, ponieważ są one spójne między obydwoma pomiarami, a także dlatego, że nasze testy reakcji lokomotorycznej na nowość (jak wspomniano powyżej) nie wykazały żadnej różnicy w początkowej odpowiedzi lokomotorycznej na nowe środowisko pomiędzy zwierzętami, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1- i HSV-GFP. Oba te pomiary związane z lękiem przeprowadzono w ciągu 10–15 minut, kiedy nie ma różnicy między grupami, a zwierzęta, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1, wykazują nawet niewielki, choć nieistotny, wzrost odpowiedzi lokomotorycznej na nowość . Co ciekawe, ekspresja HSV-Kir2.1 u zwierząt typu dzikiego nie miała znaczącego wpływu w czasie w otwartych ramionach uniesionego labiryntu krzyżowego (ryc. 5b), jednak nastąpił znaczny wzrost czasu spędzonego w świetle w ciemności /test światła (Rysunek 5a), sugerujący, że zmniejszona aktywność dopaminergiczna u zwierząt typu dzikiego może prowadzić do lekkiej reakcji lękowej.

Zmniejszenie szybkości wypalania komórek dopaminergicznych prowadzi do zmniejszonego zachowania „podejmowania ryzyka” w ZegarΔ19 myszy. (a) Po wstrzyknięciu wirusa opryszczki pospolitej (HSV) ZegarΔ19 myszy i myszy typu dzikiego (WT) poddano testowi ciemności/jasności i zmierzono czas spędzony po jasnej stronie. Zmutowane myszy, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1, spędzały mniej czasu po jasnej stronie w porównaniu z myszami, którym wstrzyknięto zielone białko fluorescencyjne HSV. Myszy, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1 typu dzikiego, spędzały znacznie więcej czasu po jasnej stronie niż myszy, którym wstrzyknięto WT HSV-GFP (n=9–15, * P&lt0,05 przez analizę wariancji (ANOVA)). Istnieje znacząca różnica w czasie spędzonym na oświetlonym obszarze między typem dzikim a Zegar~19 myszy, którym wstrzyknięto HSV-GFP (P<0,05). (b) wstrzyknięto HSV ZegarMyszy Δ19 i WT poddano testowi uniesionego labiryntu plus. Czas spędzony na otwartych ramionach został określony przez oprogramowanie do śledzenia wideo. Zmutowane myszy, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1, spędzały znacznie mniej czasu w otwartym ramieniu w porównaniu z myszami, którym wstrzyknięto HSV-GFP (n=10–20, * P<0,05 według ANOVA). Istnieje znacząca różnica w czasie spędzonym na otwartym ramieniu między typem dzikim a Zegar~19 myszy, którym wstrzyknięto HSV-GFP (P<0,001).

Zmniejszona aktywność dopaminergiczna w VTA z ZegarΔ19 Myszy nie wystarczają do przywrócenia prawidłowego zachowania związanego z nastrojem

Aby określić, czy zmniejszenie wypalania komórek dopaminowych w VTA o ZegarΔ19 myszy podsumuje wpływ przewlekłego litu na zachowania związane z depresją w Zegar~19 myszy, poddaliśmy myszy HSV-Kir2.1 i myszy, którym wstrzyknięto HSV-GFP, paradygmatom FST i wyuczonej bezradności (LH). Testy te są zarówno miarą behawioralnej rozpaczy, jak i „bezradnego” zachowania w stresującym środowisku i zostały szeroko zweryfikowane z lekami przeciwdepresyjnymi. W FST obliczono zarówno opóźnienie unieruchomienia, jak i całkowity czas bezruchu, aw LH obliczono zarówno opóźnienie ucieczki, jak i brak ucieczki. Chociaż ekspresja HSV-Kir2.1 była wystarczająca do zmiany odpowiedzi lokomotorycznej na zachowania związane z nowościami i lękiem w Zegar~19 myszy (Figury 4 i 5), nie wystarczyło zmienić zachowania związanego z depresją w FST lub LH u tych samych zwierząt (Figura 6). Co ciekawe, chociaż wyniki nie osiągnęły istotności statystycznej, ekspresja Kir2.1 u zwierząt typu dzikiego wytworzyła trend w kierunku odpowiedzi przeciwdepresyjnej w teście LH (Figura 6).

Depresyjne zachowanie Zegar~19 myszy nie jest dotkniętych zakażeniem wirusem opryszczki pospolitej (HSV)-Kir2.1 (a, b) wstrzyknięto HSV ZegarΔ19 myszy i myszy typu dzikiego (WT) poddano testowi wymuszonego pływania (FST). (a) Opóźnienie w bezruchu określono, gdy pierwsze ustanie wszystkich ruchów nastąpiło przez 3 sekundy. Nie zaobserwowano różnicy w opóźnieniu w bezruchu między myszami zakażonymi HSV-Kir2.1- i HSV-zielonym białkiem fluorescencyjnym (n=9–20). (b) Zmierzono całkowity bezruch w FST i nie było różnicy w całkowitym czasie bezruchu między myszami, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1- i HSV-GFP (n=10-20). Zarówno opóźnienie w unieruchomieniu, jak i całkowity czas unieruchomienia znacznie różnią się między typem dzikim a Zegar~19 myszy, którym wstrzyknięto HSV-GFP (P<0,01 za pomocą dwukierunkowej analizy wariancji (ANOVA)). (Płyta CD) ZegarMyszy Δ19 i WT poddano paradygmatowi wyuczonej bezradności. (c) Opóźnienie ucieczki nie różniło się znacząco między myszami, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1- i HSV-GFP. (d) Obliczono liczbę niepowodzeń ucieczki i nie było znaczącej różnicy między myszami, którym wstrzyknięto HSV-Kir2.1- i HSV-GFP. (n=6–10).


Skany mózgu ujawniają różnicę między neandertalczykami a nami

Noworodki neandertalskie miały podobne mózgi do ludzkich niemowląt, chociaż tuż po urodzeniu zaczęły się zachodzić gwałtowne zmiany, tak że w wieku 1 roku dwoje dzieci miało zupełnie inne kształty głowy i mogło nawet inaczej postrzegać świat, twierdzą naukowcy.

Te nowe odkrycia mogą rzucić światło na to, jak nasi najbliżsi wymarli krewni mogli myśleć inaczej niż my, i ujawnić szczegóły ewolucji naszego mózgu.

Wcześniejsze badania czaszek neandertalczyków wykazały, że ich mózgi były porównywalne pod względem wielkości do naszego. Sugerowało to, że mogli mieć zdolności umysłowe podobne do współczesnych ludzi.

Jednak mózgi dorosłych neandertalczyków miały inny kształt niż nasz, a ich mózgi były mniej kuliste i bardziej wydłużone. Ten wydłużony kształt był w rzeczywistości normą przez ponad 2 miliony lat ewolucji człowieka i jest widoczny również u szympansów. [10 rzeczy, których nie wiedziałeś o mózgu]

Porównywanie skanów

Aby dowiedzieć się więcej o tym, kiedy po raz pierwszy zaczęły pojawiać się różnice w kształcie mózgu, naukowcy stworzyli wirtualne odciski 11 mózgów neandertalczyków, w tym noworodka, na podstawie tomografii komputerowej ich czaszek.

Mózgi nowonarodzonych neandertalczyków i ludzkich niemowląt są mniej więcej tej samej wielkości i obydwa miały stosunkowo wydłużone mózgoczaszki, prawdopodobnie pomagające zmieścić się przez kanał rodny, który jest mniej więcej podobny w kształcie u obu gatunków. Jednak po urodzeniu, a zwłaszcza w pierwszym roku życia, nasze mózgi i ich mózgi zaczynają się rozchodzić, a mózgi współczesnych ludzi stają się bardziej kuliste.

„Byłem zaskoczony, widząc, jak silna była ta różnica, mimo że współcześni ludzie i neandertalczycy są tak blisko spokrewnieni, a różnice genetyczne są tak niewielkie” – badacz Philipp Gunz, paleoantropolog z Instytutu Antropologii Ewolucyjnej im. Maxa Plancka w Lipsku w Niemczech. powiedział LiveScience.

Dlatego współcześni ludzie odchodzą od pradawnego wzorca rozwoju mózgu, który oddziela nasz własny gatunek od szympansów i wszystkich ludzi kopalnych, w tym neandertalczyków. Ogólny kształt mózgu prawdopodobnie sam w sobie nie ma zbyt dużego znaczenia dla funkcji mózgu, „ale powiedziałbym, że odzwierciedla zmiany we wzorcu i czasie wzrostu podstawowych obwodów mózgowych” – powiedział Gunz. Ta wewnętrzna organizacja mózgu ma największe znaczenie dla zdolności umysłowych.

„U współczesnych ludzi połączenia między różnymi regionami mózgu, które powstają w pierwszych latach życia, są ważne dla funkcji społecznych, emocjonalnych i komunikacyjnych wyższego rzędu” – powiedział Gunz. „Jest więc mało prawdopodobne, by neandertalczycy postrzegali świat tak jak my”.

Różnice genów

To nowe spojrzenie na rozwój ludzkiego mózgu może pomóc w wyjaśnieniu wyników niedawnego porównania genomu neandertalskiego i współczesnego człowieka.

„Tylko kilka genów oddziela współczesnych ludzi od neandertalczyków, z których niektóre są związane z mózgiem” – powiedział Gunz. „Nasze wyniki sugerują, że te geny mogą być powiązane z szybkością i wzorcem rozwoju mózgu”.

Należy zauważyć, że „wszystkie interpretacje dotyczące poznania neandertalskiego zawsze będą w pewnym stopniu spekulacyjne” – ostrzega Gunz. „Nasze badania mogą pozwolić na zbadanie tego, co oddziela współczesnych ludzi od neandertalczyków, aby dowiedzieć się czegoś o nas samych, a może także o neandertalczykach”.

Naukowcy szczegółowo opisali swoje odkrycia w numerze czasopisma Current Biology z 9 listopada.


Uwaga oddolna i odgórna: różne procesy i nakładające się układy neuronowe

Mózg ma ograniczoną zdolność do przetwarzania wszystkich bodźców czuciowych obecnych w świecie fizycznym w dowolnym momencie i zamiast tego polega na poznawczym procesie uwagi, aby skupić zasoby nerwowe zgodnie z okolicznościami chwili. Uwagę można podzielić na dwie odrębne funkcje: uwaga od dołu do góry, odnosząca się do kierowania uwagą wyłącznie przez czynniki napędzane zewnętrznie do bodźców, które są istotne ze względu na ich nieodłączne właściwości w stosunku do tła i uwaga odgórna, odnosząca się do wewnętrznego kierowania uwagi opartej na na wcześniejszej wiedzy, świadomych planach i bieżących celach. W ciągu ostatnich kilku lat, dzięki eksperymentom neurofizjologicznym, uzyskano wgląd w obwody neuronalne i mechanizmy uwagi oddolnej i odgórnej. Uwaga wpływa na średnią szybkość odpalania neuronów, a także na jego zmienność i korelację między neuronami. Chociaż odrębne procesy pośredniczą w kierowaniu uwagą w oparciu o czynniki oddolne i odgórne, wspólny aparat nerwowy, sieć czołowo-ciemieniowa, jest niezbędny w obu typach procesów uwagi.

Słowa kluczowe: śródciemieniowa neurofizjologia małpy ciemieniowej tylnej części przedczołowej ciemieniowej.


1 odpowiedź 1

Otrzymałeś kilka świetnych komentarzy od naszych doświadczonych neurobiologów użytkowników, które wskazują, w jaki sposób to pytanie może być interpretowane jako szczególnie trudne, a może nawet bez odpowiedzi. Myślę jednak, że istnieje znacznie bardziej podstawowe i ograniczone zrozumienie twojego pytania, które bierze pod uwagę twoją samozwańczą nieznajomość neurofarmakologii i pozwala na uzyskanie doskonale dobrej odpowiedzi na wstępie. Nie specjalizuję się w tym – jestem psychologiem, ale raczej amatorem neurologii – ale i tak spróbuję.

Agoniści aktywują receptory komórkowe. Receptory pobudzające wytwarzają pobudzające potencjały postsynaptyczne (EPSP), tj. zachęcają neurony (których są składnikami) do „odpalania”. Stąd prosta odpowiedź: każdy agonista receptorów pobudzających neuronu z definicji zwiększa jego szybkość odpalania.

Glutaminian jest neuroprzekaźnikiem pobudzającym. Wiąże się z receptorami glutaminianu, które po aktywacji zwiększają prawdopodobieństwo lub częstotliwość potencjałów czynnościowych (tj. wyzwalania zdarzeń) w ich neuronach. Receptory NMDA (rodzaj receptora glutaminianu) odgrywają rolę w długotrwałym wzmacnianiu (skutecznie zwiększając prawdopodobieństwo odpalenia i inne kryteria siły synaptycznej), więc efekty działania glutaminianu czasami przewyższają jego bezpośrednie działanie.

Wikipedia wymienia kilku agonistów NMDA, z których część jest przepisywana jako przyjmowane leki. D-cykloseryna ma zastosowanie w leczeniu stanów lękowych i uzależnień. However, there is a balance to maintain, and the objective of medication is generally to restore a normative balance given some abnormality or damage.

Excitotoxicity due to excessive glutamate release and impaired uptake occurs as part of the ischemic cascade and is associated with stroke, [4] autism, some forms of intellectual disability, and diseases like amyotrophic lateral sclerosis, lathyrism, and Alzheimer's disease. [4][14]

Evidently treating Alzheimer's isn't as simple as increasing EPSPs – that might even be a move in the wrong direction. Nicotine may help with Alzheimer's, but the mechanism is more complex:

While tobacco smoking is associated with an increased risk of Alzheimer's disease, [85] there is evidence that nicotine itself has the potential to prevent and treat Alzheimer's disease. [86] . A study has shown a protective effect of nicotine itself on neurons due to nicotine activation of α7-nAChR and the PI3K/Akt pathway which inhibits apoptosis-inducing factor release and mitochondrial translocation, cytochrome c release and caspase 3 activation. [90]

It would seem nicotine's direct action is agonistic, but its mediated effect is antagonistic, and that's the effect that matters for Alzheimer's outcomes. Another wrinkle to nicotine's pharmacology is its agonistic role with acetylcholine, a neurotransmitter that plays excitatory and inhibitory roles for different purposes. This demonstrates the practical complexity of action potentials' causes and consequences.


3 Formulation of Slopes of the Firing Rate

Let us begin by quantifying two slopes of the firing rate curve with respect to the parameters of and i in the 2DHR model in order to study changes of the repetitive firing rate in the bifurcation transitions. The slopes of the firing rate curve are represented as functions related to the PRC. The PRC, one of the firing properties widely used in computational neuroscience, is theoretically derived with the so-called phase reduction method. This method can derive a phase equation in which perturbations of and i on the slow timescale ( ⁠⁠ ) are averaged over a period of the unperturbed dynamics on the fast timescale ( ⁠⁠ ). The derivation of the phase equation is referred to in Hoppensteadt and Izhikevich (1997), Mehrotra and Sangiovanni-Vincentelli (2004), and Schwemmer and Lewis (2012).

lQEtAvAWg__&Key-Pair-Id=APKAIE5G5CRDK6RD3PGA" /> and with and ⁠ . This is due to the fact that in numerical calculations, it is difficult to obtain the exact values of both slopes of the firing rate curve, which will be raised at the beginning of the next section.


Obejrzyj wideo: Jednym przyciskiem wyłączył jej zdolność mówienia! Sekrety ludzkiego mózgu (Lipiec 2022).


Uwagi:

  1. Yosho

    I'm sorry, I can't help you with anything. Myślę, że znajdziesz odpowiednie rozwiązanie.



Napisać wiadomość