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强烈的视觉刺激使神经细胞更容易接受随后的学

发布时间:2019-03-21 11:08:28

强烈的视觉刺激使神经细胞更容易接受随后的学习 2011年7月21日 Ed Ruthazer博士是一名地图制作者,但他的风景是发育中的大脑 - 特别是神经元电路,它是神经细胞之间连接的网络。他

  强烈的视觉刺激使神经细胞更容易接受随后的学习

  2011年7月21日

  Ed Ruthazer博士是一名地图制作者,但他的风景是发育中的大脑 - 特别是神经元电路,它是神经细胞之间连接的网络。他在麦吉尔大学蒙特利尔神经学研究所和医院的研究表明,大脑是一个动态的景观,神经之间的联系是塑料的,可以改变和适应环境的需求。 Ruthazer博士是加拿大神经科学协会颁发的首届青年研究员奖的获得者,该奖项旨在表彰杰出的研究成果。他的实验室使用延时成像技术来描绘发育过程中脑电路发生的变化,以期推进中枢神经系统损伤的治疗和自闭症和精神分裂症等发育障碍的治疗。由于大脑发育过程中遗传和环境影响之间复杂相互作用的破坏,这些疾病被广泛认为是由于脑线的错误造成的。令人惊讶的是,每100名加拿大人中就有一人患有这些疾病中的一种,据估计,除了对患者及其家人造成毁灭性影响外,每年还要使加拿大经济损失超过100亿美元。 Ruthazer博士最近在着名科学期刊上发表的两篇文章推动了我们对大脑如何发展的认识,这对于开发先进疗法,治疗甚至早期干预至关重要。自然与培育他的新研究发表于着名期刊“神经元”,生动地说明了环境输入对发育中的大脑的影响。在开发过程中暴露于仅20分钟的强烈视觉刺激导致视力提高,对更精细和更小的视觉目标的敏感度比非条件对照更高。“没有空间Ruthazer博士说,成熟大脑中的不准确性。在发育中的大脑中,神经细胞之间的不精确联系最初过度生产。在发育和学习过程中,这些联系被修剪,留下更强大,更具体的联系。根据来自环境的输入进行细化。“我们的研究表明强烈的视觉刺激n使得神经细胞更容易接受随后的学习和改进。重要的是,Ruthazer博士的研究小组确定了神经系统变化的分子机制。环境刺激激活了一种叫做脑源性神经营养因子(BDNF)的蛋白质的产生,这种蛋白质在神经元的可塑性中起主要作用,并有两种形式:proBDNF有助于弱化不准确或目标不良的连接,成熟的BDNF加强了适当,有效的连接。在这种情况下,为了响应环境活动,这些过程导致视觉系统中涉及的神经细胞连接的细化和视敏度的要求“这表明在发育过程中的感官经验导致在神经细胞连接处使用的关键蛋白质的快速产生,以在适当的连接点处赋予长期稳定性和增加的功效,同时有助于消除不适当的连接。”用于发展神经的GPS细胞在正在发育的视觉系统中,神经细胞来自眼睛后部的视网膜与大脑视觉部分(顶盖)内的非常特定的点连接,以确保视网膜在大脑中正确表现并能够传递准确的视觉信号。一个高度复杂的指导线索系统,以确保神经细胞支配大脑中的正确点。相关故事研究人员创造了无创技术,可以检测神经细胞何时起火清除分子为啮齿动物中的毒性神经毒剂提供长效保护科学家使用水分子来追踪神经细胞的电活动在大脑中形成这种精确的图谱不仅依赖于指导线索,还依赖于视网膜中有图案的活动。 “我们开始理解发展的经验依赖或”培养“方面,并且这些方面通常比遗传编码或”自然“元素更难研究,因为可能的感官体验的范围是如此巨大,” Ruthazer博士说,“但即使是”自然“发展因素也很复杂,有时需要重新检查。”十多年前,Friedrich Bonhoeffer及其同事确定了建立视觉所涉及的关键分子指导线索。大脑中的电路:ephrins及其受体称为Ephs。这些分子进一步细分为A和B家族。 " A"家庭成员在顶盖中以rostrocaudal(或从前到后)的梯度表示,而“B”表示。家庭成员表现出背腹(从上到下)的表达梯度。与地球地图上的经度和纬度线非常相似,这些表达梯度表明A和B Ephs和ephrins各自的水平指定了大脑中的位置坐标,以指导视网膜轴突在顶盖内识别和支配其相应的目标位置。 。这个有影响力的模型可以在今天的大多数本科教科书中找到。值得注意的是,到目前为止,尚未详细研究大脑中Ephs和ephrins的实际发育表达模式。最近由Valerie Higenell在Ruthazer博士实验室发表的“发育神经生物学”中发表的表达模式的结果令人惊讶,并要求科学家们如何思考Eph和ephrin梯度对视觉系统映射的贡献。“虽然我们关于EphA和ephrin-A表达梯度的数据与流行的模型非常一致,但我们发现整个顶盖的EphB表达梯度正是如此。与之前报道的方向相反,“Ruthazer博士解释说,”就好像我们突然发现我们(以及该领域的其他人)一直把我们的地图颠倒过来。“研究证实,ephrin-As在顶盖上显示出高尾部到低端的表达模式,与EphAs的表达大致互补,正如预期的那样。

   然而,Ruthazer的研究发现EphBs在顶部到低背(从下到上)梯度的顶盖中没有表达,如先前由其他人报道的那样,而是在高背侧到低腹侧(顶部 - Ruthazer的研究还表明,EphB梯度模式仅存在于早期发育阶段,并且在老年动物的顶盖上达到高度均匀表达的水平,表明EphB和ephrin-B信号传导可能具有随着大脑成熟,独立于背腹轴突作图的重要作用。来源:麦吉尔大学