全球微动态丨脑细胞类型的匹配形式和功能

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Cedars-Sinai 的研究人员创建了计算机生成的模型，以弥合有关神经元的“试管”数据与活体大脑中这些细胞的功能之间的差距。他们的研究发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上，可以帮助开发针对特定神经元类型的神经系统疾病和障碍的治疗方法。

神经病学、神经外科和生物医学系的研究科学家 Costas Anastassiou 博士说：“这项工作使我们能够开始将大脑视为复杂的机器，而不是一块同质的组织。”Cedars-Sinai 的科学和该研究的高级作者。“一旦我们能够区分不同的细胞类型，而不是说整个大脑都患有疾病，我们就可以询问哪些神经元类型受到疾病的影响，并为这些神经元量身定制治疗方法。”

神经元是大脑的主要功能单位。通过这些细胞的信号——以电波的形式——引起所有的思想、感觉、运动、记忆和情感。

该研究使用来自实验室小鼠的数据建立了一种检查神经元类型和功能之间关系的新方法，并专注于接收和处理视觉信息的小鼠初级视觉皮层。它是大脑中研究得最好的部分之一——无论是在体外，还是在活体动物体内，在活体体外的培养皿或试管中研究组织。

调查人员的目标是将这两个世界联系起来。

“基于对基因构成和物理结构的体外研究，我们知道了各种神经元的外观，但不知道它们在活脑中的功能，”Anastassiou 说。“当我们记录体内脑细胞的活动时，我们可以看到神经元对什么做出反应以及它们的功能是什么，但看不到它们属于哪一类神经元。”

为了将形式与功能联系起来，研究人员首先使用体外信息来创建各种类型神经元的计算模型并模拟它们的信号模式。

接下来，他们利用最新的单神经元记录技术来观察实验室小鼠在暴露于不同种类的视觉刺激时大脑的活动。根据神经元响应视觉输入的信号或“尖峰”形状，研究人员将他们记录的细胞分为六组。

“一旦我们有了我们的模型和我们的体内数据，基本问题就是哪些计算模型产生了与我们确定的六个体内簇中的每一个最相似的信号形状和波形，反之亦然，”Anastassiou 说。“并非所有的体内集群和模型都完美匹配，但有些确实如此。”