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新研究揭示了在经验塑造神经回路之前 脑细胞如何形成精确的电路

在人类中,学习过程是由大脑中不同细胞群共同激发的。例如,当与识别狗的过程相关的神经元开始以协调的方式激发,以响应编码狗的特征(四条腿、毛发、尾巴等)的细胞时,幼儿最终将能够识别狗。但大脑连接在人类出生前就开始了,在他们有经验或视觉等感官来引导这种细胞回路之前。这是怎么发生的?

在《科学》杂志发表的一项新研究中,耶鲁大学的研究人员发现了在早期发育过程中,在经验塑造大脑之前,脑细胞是如何开始凝聚成这种有线网络的。事实证明,早期发育遵循与后期发育相同的规则——一起激发的细胞会连接在一起。但驱动力不是经验,而是自发的细胞活动。

“我们正在研究的一个基本问题是大脑在发育过程中是如何连接的,”这项研究的共同资深作者、耶鲁大学医学院威廉·齐格勒三世神经科学教授迈克尔·克雷尔说。“控制大脑连接的规则和机制是什么?这些发现有助于回答这个问题。”

在这项研究中,研究人员重点关注了小鼠视网膜神经节细胞,这些细胞从视网膜投射到大脑中称为上丘的区域,并在那里与下游的目标神经元相连。

研究人员同时测量了单个视网膜神经节细胞的活动、该细胞在发育过程中发生的解剖变化以及清醒的新生小鼠周围细胞的活动,这些小鼠的眼睛尚未睁开。这项技术复杂的实验得益于先进的显微镜技术和指示细胞活动和解剖变化的荧光蛋白。

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