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大脑视觉皮鲨滩mp4层的神经元随着时间“漂移”

医学研究 2021-11-15 21:51:33

Credit: Pixabay/CC0公共领域 圣路易斯华盛顿大学的新研究

路易斯揭示了视觉皮层中的神经元——大脑中处理视觉刺激的部分——随着时间的推移会改变对相同刺激的反应

虽然其他研究记录了大脑中与气味和空间记忆相关的神经元的“表征漂移”,但这一结果令人惊讶,因为初级视觉皮层的神经活动被认为相对稳定

这项研究发表于8月

27《自然通讯》杂志由最近获得博士学位的夏姬领导

D

拉尔夫·韦塞尔实验室毕业,艺术与科学物理学教授

夏现在是哥伦比亚大学的博士后

夏说:“我们知道大脑是一个灵活的结构,因为我们期望大脑中的神经活动在我们学习时,或者当我们获得经验时——甚至在成年后——随着时间的推移而改变。”

“有些出乎意料的是,即使没有学习,或者没有经历变化,不同大脑区域的神经活动仍然会在几天内发生变化

" 韦塞尔小组的研究人员探索大脑中的感觉信息处理

他们与合作者合作,使用新颖的数据分析来解决大脑视觉皮层神经回路中的动力学和计算问题

研究合著者迈克尔·J

加州大学圣巴巴拉分校神经科学研究所的Goard向老鼠展示了一个循环播放的短片

(他们使用了一部经典的奥逊·威尔斯黑白电影《今日老鼠视觉研究的必要条件》的开场部分

)当一只老鼠观看电影时,研究人员使用双光子钙成像同时记录了初级视觉皮层几百个神经元的活动

科学家们每周重复观看长达7周的时间,记录下同样的老鼠在观看同样的30秒电影片段时,同样的神经元的活动

然后华盛顿大学的物理学家分析了看电影的老鼠的数据,使用新的计算方法来分析神经元群体活动随时间的变化

研究人员发现,单神经元对自然电影的反应在几周内是不稳定的

换句话说,当老鼠看了一周的电影和另一周的电影时,单个神经元对视觉刺激的反应不同——在电影的同一时刻屏幕上发生了什么

夏说,这一研究发现与他们的合作者在同一期杂志上发表的一项研究一致

然而,在这项特殊的研究中,华盛顿大学的物理学家能够开发出一种方法,如果他们考虑到给定老鼠的所有被跟踪神经元的群体活动,就可以解码出几周内对视觉刺激的反应——他们只是不能单独使用单个神经元来完成这项工作

尽管夏利用群体活动绘制出了电影片段的一致表示,但科学家们仍然不知道这种来自初级视觉皮层的表示是否是下游大脑区域实际读出的

在过去的10年里,神经科学家越来越多地记录了大脑不同区域内神经活动“代表性漂移”的类似例子——首次研究报告了海马体和后顶叶皮层神经元活动的漂移

但是夏说,即使这些研究已经出版,许多科学家还没有准备好应对大脑其他区域漂移的可能性

“人们仍然不认为这种漂移来自初级视觉皮层,”她说

“人们普遍认为,那些初级感觉皮层应该非常可靠,因为它们被期望忠实地编码来自感觉刺激的信息

"

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