只需要二十个神经元就可以使小鼠产生幻觉

幻觉是怪异的,幸运的是,这种现象非常罕见。但是,一项新的研究表明,真正的问题并不在于为什么有些人偶尔会遇到他们。这就是为什么我们所…

幻觉是怪异的,幸运的是,这种现象非常罕见。但是,一项新的研究表明,真正的问题并不在于为什么有些人偶尔会遇到他们。这就是为什么我们所有人都没有一直迷幻的原因。

只需要二十个神经元就可以使小鼠产生幻觉

在这项研究中,斯坦福大学医学院的神经科学家刺激了小鼠视觉皮层中的神经细胞,从而在动物的大脑中产生了虚幻的图像。科学家需要刺激出乎意料的少量神经细胞或神经元,以产生感知力,从而导致小鼠以特定方式行动。

生物工程,精神病学和行为科学教授Karl Deisseroth博士说:“早在2012年,我们就已经描述了控制觉醒的机敏动物中个别神经元活动的能力。“现在,我们第一次能够提高这种能力,以一次控制多个单独指定的细胞,并使动物感知到实际上并不存在的特定事物,并相应地表现。”

这项研究将于7月18日在线发表在《科学》杂志上,对更好地理解大脑中的自然信息处理以及精神分裂症等精神疾病具有重要意义,并指出设计单细胞神经修复装置的可能性解析度。

Deisseroth是该研究的资深作者。首席作者由资深科学家James Marshel博士和Sean Quirin博士共同承担。研究生尹锡金;博士后和提摩西·马查多博士。

使用光遗传学

Deisseroth是霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究员,并拥有DH Chen教授职位,他率先提出了光遗传学技术,该技术使研究人员能够利用光脉冲来刺激自由移动的动物中的特定神经元,并观察由此对动物的脑功能产生的影响。行为。

在这项新的研究中,Deisseroth和他的同事将两个基因的组合插入了实验小鼠视皮层的大量神经元中。一个基因编码了一种光敏蛋白,该蛋白引起神经元响应狭窄定义的颜色(在这种情况下是红外光谱)的激光脉冲而激发。另一个基因编码一种荧光蛋白,只要神经元活跃,它就会发出绿色光。

科学家通过去除动物头骨的一部分以暴露视觉皮层的一部分,在小鼠中创造出颅窗,这在小鼠和人类中都负责处理从视网膜传递的信息。研究人员使用透明玻璃覆盖物保护了该裸露区域。然后,他们可以使用为研究目的而开发的设备将全息图(目标光子的三维配置)投影到视觉皮层上或皮下。这些光子将降落在特定神经元的精确点上。研究人员可以监视大脑皮层两个不同的层中几乎所有单个神经元的活动,这些活动层跨越大约1平方毫米,并包含数千个神经元。

将头固定在舒适的位置,向小鼠显示屏幕上随机显示的一系列水平和垂直条。研究人员观察并记录了暴露的视觉皮层中的哪些神经元被一个或另一个方向优先激活。根据这些结果,科学家们能够识别出被“调整”为水平或垂直视觉显示的单个神经元的分散种群。

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