Comment le réseau neuronal aide à naviguer dans l'espace ?

Le biologiste Dr Doping répète des endroits de cellules, optogenetics et des signaux de calcium dans le cerveau.

On croit que l'orientation de l'espace disponible dans l'animal en raison de l'activité de soi-disant endroits de cellule dans le cerveau, qui exposent l'activation électrique spécifique dans la conclusion d'un point spécifique dans l'espace d'animal. Premièrement, cette activité existe dans une large gamme spatiale. Mais après un court délai après un nouvel animal pour entrer dans les endroits d'environnement de cellule qui sont dans le hippocampus, une petite région du cerveau commence à démontrer l'activité spécifique dans de certaines régions d'espace et ne le montre pas dans l'autre.

Si l'animal apparaît plusieurs fois dans le même environnement, il y a une activité de cellule spatiale mettante quand l'animal doit se différencier plus exactement l'espace. Surtout si vous trouvez dans quelques endroits il a quelque chose pour faire pour un animal avec le comportement agressif, le décharge électrique ou un peu de renforcement positif, tel comme si l'animal trouve la nourriture. Par exemple, l'animal préfère le coin du Nord de la cellule, où un neurone du hippocampus produira l'activité électrique et l'autre est silencieux. Et seulement quand l'animal commence à tomber, disons, au coin du sud-ouest de la cage, un autre neurone montrera d'autre activité. Il y a une différentiation spatiale de cellules. L'activité s'est "liée" à la position des cellules d'animal dans l'espace. Les neurones plus adultes sont, la différentiation plus exacte se produit.

Il y a la raison de croire que les processus semblables se produisent dans le cerveau humain. Si nous estimons que le hippocampus exécute une fonction très semblable avec les fonctions du hippocampus à d'autres mammifères et à une de ses tâches - l'orientation dans l'espace, donc dans les humains, ce processus devrait survenir dans la même façon.

Un trait caractéristique de gyrus denté du hippocampus continue dans l'âge adulte neurogenesis - la génération de nouveaux neurones des cellules souches. Cependant, le rôle de ces adultes de neurones le comportement est resté inconnu jusqu'à récemment.

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La visualisation de signaux de calcium permet aux scientifiques de contrôler l'activité électrique de neurones. L'apparence de calcium dans les cellules est de près associée à la génération de ses actions ou éclatements de potentiels. Il y a des molécules de protéine spéciales, avec le calcium se liant avec lequel ils commencent à rougeoyer. Ce signal peut être vu avec un microscope, pénétrant dans les électrodes de tissu du cerveau.

Optogenetics vous permet de contrôler l'activité de neurones individuels, en stimulant ou en inhibant leur activité avec la lumière d'une longueur d'onde spécifique. Cette approche a développé l'arsenal de direction d'activité du cerveau. Il est basé sur l'introduction de cellules sensibles de la lumière dans les canaux de molécules membraneux qui quand éclairé peuvent passer dans une direction ou un autre, dans la cellule ou de certains ions. Le mouvement des ions détermine la capacité de la cellule de produire un renvoi électrique, ou, au contraire, se casser. L'éclairage de "le fait d'activer" des protéines mène à l'excitation neuronal et à l'éclairage "l'inhibition", respectivement, pour l'inhibition. Ainsi, la lumière peut régler l'activité optogenetics de neurones individuels dans les régions du cerveau restreintes, sans affecter des structures adjacentes.

En enregistrant le signal de calcium, les auteurs étaient capables d'établir que les neurones d'adultes étaient plus actifs, en démontrant une plus grande incidence de réponses de calcium que leurs homologues adultes. Cette activité "de réglage" des cellules dépend aussi du niveau de maturité : à la différence des neurones adultes, les cellules d'adultes n'ont pas été exactement spatialement configurées, qui a été exprimé par l'activation des mêmes cellules dans la souris étant dans de différents endroits du labyrinthe virtuel.

Alors, nous avons comparé la variation de l'activité de calcium dans le cerveau dans les souris dans les parties de contact séquentielles ("A-B") ou le labyrinthe ("B-B") identique. Les contextes différents diffèrent par l'environnement olfactif, audible, tactile et visuel. Les neurones adultes ont montré une haute spécificité pour la position d'activation de l'animal dans un point donné de l'espace et leur réactivation reproduite quand placé dans le même environnement («B-B»). Par contre, les neurones n'ont pas montré l'activité jouant les adultes à la pièce successivement l'animal dans le même labyrinthe.

La question finale était des neurones d'adultes de participation dans la reconnaissance de la nouvelle situation. Les auteurs ont formé des souris, en combinant l'espace dans un nouvel environnement avec un décharge électrique. L'acquisition d'une telle expérience mène à une modification de comportement d'animal pendant le deuxième coup dans la même situation. En utilisant optogenetic la construction pour les neurones immatures clairs inactivation de gyrus denté hippocampus dans l'enseignement, Danielson et ses collègues ont constaté que l'activité de ces cellules est nécessaire pour l'acquisition de la mémoire des dangers de la nouvelle situation.

Finalement, les inactivation d'adulte de neurones gyrus denté de souris dans l'appareil photo "A", où ils ont reçu un décharge électrique, ne préviennent pas la capacité de distinguer semblable, mais l'appareil photo de sécurité "B". Cependant, si l'inactivation a été exécuté lors de la conclusion d'une souris dans la chambre "B", il est difficile de protéger la distinction entre le dangereux et les contextes.

Ainsi, les auteurs étaient capables d'établir quelques faits importants. Premièrement, dans le nouvel adulte de situation les neurones immatures exposent un niveau supérieur d'excitabilité que leurs homologues adultes. Cependant, ils sont moins spécifiques dans la représentation spatiale. Deuxièmement, le besoin de mettre avait l'air de nouveau de discriminer des neurones les environnements semblables dans vivo. Les auteurs suggèrent que, le mûrissement, les neurones adultes acquièrent la capacité de plus exactement encoder l'espace et plus exactement distinguer de la situation semblable.