Compass inside someone's brain illustration

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人类是在导航真的很好。这是我们如何管理 - 在亿万年 - 在整个世界上最伟大的陆地和海洋迁移。它使我们周围寻找出路的地区那样大的空间,并且在半夜从卧室到浴室得到,然后再返回。

宋寿金
宋寿金
礼貌形象

ESTA与生俱来的能力是如此的自然,我们既没有通知也没有问题吧。

但它已经占据365体育圣巴巴拉分校的神经科学家的注意 宋寿金,而在在Nature上发表一篇新论文,金归零在负责我们的发展方向的可靠的感觉,特别是在新的和不同的环境的机制。

“这是一个非常有弹性的系统,”金说神经元火灾同步,一个网络,服务于感官线索转化为我们在我们的大脑保持方向的稳定感。例如,他说,“当你走进一个真正的新的环境,过一会儿,你的方向感已经建立。 11成立,它变得稳定,并且你没有困惑的方向你面对。

“即使灯都关掉,补充说:”金,在分子,细胞和发育生物学系助理教授,“你的大脑维持方向和更新它的这个意义上说,你走动。”

代表规划方向感的稳定性之间的现象ESTA平衡并允许在动物目标导向行为,和重映射所需的实际时间来适应,并具有意义的互动与环境。

关键这种灵活性是一个古老的神经科学理念据金。

“这就是所谓的赫布规则,”我说。 “它说的是当两个神经元激发起来,它们之间的连接变得更强,而且他们开火一起在未来更多。”简单地概括为“细胞火起来线一起,”这条规则占了动物如何的很大比​​例学习,记忆是如何保持,如何,例如,工作和反复家庭之间蓟马后,我们成功地从一个自己开车到另一个虚拟的自动驾驶仪。

果蝇虚拟现实

ellipsoid body
椭球体
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此规则赫宾假说被提出来解释同种的哺乳动物身上发现方向感灵活性。然而,在神经导航证明之间ESTA可塑性已经-已经在哺乳动物中有以下几个原因挑战,而不是其中最重要的是神经元的那ESTA乐团 - 包括头方向细胞,边缘细胞,网格单元和地方的细胞,统称为“导航神经元“ - 在百万数量和分散在整个哺乳动物大脑的许多领域。此外,这是不平凡访问同一动物的神经元由于跨越技术极限的身份。

在果蝇(黑腹果蝇),然而,该系统家道少得多的神经元和简单得多:布置在所谓的椭球体脑的环状结构大约50“指南针神经元”。平铺椭球体,如比萨饼楔形的周长,神经元罗盘的这种网络允许更新在任何方向上悬挂其方向感一致。在任何时候,大约十元周边活跃的指南针。 ESTA本地化活动“凸点”转变周围的椭球体,它对应于飞行的方向变化。 ESTA活动作为指南针磕碰,其他脑区的针然后可以在它们的功能使用。

在一系列的实验和他的团队金,让他们拴苍蝇循环虚拟现实白蛉。难道苍蝇通过改变其幅度改变虚拟场景的方向左,右翼的节拍,就像在一个虚拟现实的视频游戏。同时记录神经元罗盘的活动,金正日和他的研究小组发现,该活动颠簸,罗盘针的位置,并没有跨在相同的虚拟场景的同方向的苍蝇一样。每个凸起蝇的活性偏移作为虚拟场景的方向转动。也就是说,罗盘针在每个飞行中可以正常运行。但相对于场景的凸点的位置是整个苍蝇几乎是随机的。 ,研究人员推断这是在突触的“可塑性的自然结果,”这让跨不同场景的罗盘系统和灵活的映射。

利用光遗传学 - 一种技术,利用光来激活基因修饰的细胞(神经元通常) - 金正日和他的团队创造了苍蝇的尸体人工颠簸椭圆形。用“在相对于凸块竞技场中的预定角度位置放置”虚拟场景的方向配对他们本质复位苍蝇方向感作为研究人员想要的。 ESTA重复整个现场五分钟关于北斗系统的四面八方实验执行,以“学习”凸点位置和场景的方向之间的新关系。结果,金说,事实证明,神经元罗盘和现场关系的重新映射是经验依赖性。

重新计算...

翻译? “当你进入一个新的环境,当你环顾四周,负责为每个方向每个神经细胞一个新的连接或更新旧的连接,”金说。然后,再指南针神经元“历史记录”的现场,更稳定的方向发展的意义就越大。

可能有哺乳动物确实是相同类型的网络结构和连接,金说的,还说要想办法证明它在哺乳动物中是研究的一个非常活跃的领域。另外,其实“罗盘系统和基于经验的灵活性有网络架构在哺乳动物文献中提出了多次。”在单细胞水平,同质化现象已经在哺乳动物的报道。

“这是第一项研究显示,在群体水平,灵活的种类过程的大脑是如何工作的,”金说。

在这项研究研究是由安M有。 hermundstad,桑德罗罗姆,L。 F。雅培和维韦克亚拉曼在霍华德休斯医学研究所。