一只果蠅在一個(gè)被做成浮動(dòng) 3D 跑步機(jī)的小泡沫塑料球上行走。房間里一片漆黑，然而，記錄蒼蠅大腦中視覺神經(jīng)元的電極傳遞著神秘的神經(jīng)活動(dòng)流，像正弦波一樣上升和下降。
當(dāng)葡萄牙 Champalimaud 基金會(huì)的神經(jīng)科學(xué)家 Eugenia Chiappe 第一次看到這些結(jié)果時(shí)，她預(yù)感到她的團(tuán)隊(duì)取得了非凡的發(fā)現(xiàn)。他們從視覺神經(jīng)元進(jìn)行記錄，但房間很暗，因此沒有視覺信號(hào)可以以這種方式驅(qū)動(dòng)神經(jīng)元。
“這意味著不尋常的活動(dòng)要么是一種人工制品，這不太可能，要么它來自非視覺來源，”Chiappe 回憶道。“在調(diào)查并排除干擾的可能性后，我確信：神經(jīng)元忠實(shí)地跟蹤動(dòng)物的腳步。”
幾年后，有了許多新的見解，Chiappe 和她的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在在科學(xué)期刊Neuron上展示了他們的發(fā)現(xiàn)：一個(gè)連接腿和視覺系統(tǒng)的雙向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來塑造行走。
“我們發(fā)現(xiàn)中最顯著的方面之一是該網(wǎng)絡(luò)支持同時(shí)在兩個(gè)不同的時(shí)間尺度上行走，”Chiappe 說。“它在快速的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行，以監(jiān)控和糾正每一步，同時(shí)促進(jìn)動(dòng)物的行為目標(biāo)。”
追蹤神經(jīng)“情緒”
“視覺和行動(dòng)看似無關(guān)，但實(shí)際上它們緊密相關(guān);只需在墻上選擇一個(gè)點(diǎn)，然后閉上眼睛嘗試將手指放在上面，”Chiappe 說。“不過，人們對這種聯(lián)系的神經(jīng)基礎(chǔ)知之甚少。”
在這項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)專注于一種特定類型的視覺神經(jīng)元，這種神經(jīng)元已知與運(yùn)動(dòng)大腦區(qū)域相連。“我們想確定這些神經(jīng)元接收的信號(hào)，并了解它們是否以及如何參與運(yùn)動(dòng)，”該研究的第一作者 Terufumi Fujiwara 解釋說。
為了回答這些問題，藤原使用了一種稱為全細(xì)胞貼片記錄的強(qiáng)大技術(shù)，使他能夠利用神經(jīng)元的“情緒”，這種情緒可以是積極的，也可以是消極的。
“神經(jīng)元使用改變接收神經(jīng)元總電荷的電流相互交流。當(dāng)神經(jīng)元的凈電荷更正時(shí)，它更有可能變得活躍，然后將信號(hào)傳遞給其他神經(jīng)元。另一方面，如果電荷越負(fù)，神經(jīng)元就越受抑制，”藤原解釋說。
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