В классических моделях визуальной системы, потоков информации от ‘основной’ зрительной зоны коры головного мозга (V1) в более специализированные, расположенные вниз по течению области, которые сосредотачиваются, например, на движении изображения или форме изображения. Однако детали того, как отдельные клетки несут эту информацию, не поняты.Профессор Том Мрсик-Флогель, один из ведущих авторов бумаги и руководителя проекта в Biozentrum, Базельском университете и директоре Центра Wellcome Сэинзбери прокомментировали:«Понимание анатомии прекрасного масштаба, которой отдельные нейроны распределяют сигналы своим целям, является решающим шагом для того, чтобы наладить отношения между нейронной структурой и функцией».Вплоть до сих пор осталось неясным относительно того, была ли информационная передача от первичной зрительной коры в основном «одним нейроном – одна целевая область», или если отдельные нейроны распределили свои сигналы через многократные расположенные вниз по течению области.
В то время как исследование, проводимое нейробиологами из Центра Wellcome Сэинзбери Нервных Схем и Поведения, вместе с Cold Spring Harbor и Biozentrum, подтвердило существование специальных прогнозов к определенным областям коры головного мозга; ученые нашли, что они были исключением и что большинство информации о передаче нейронов первичной зрительной коры к многократным целям.Джастус М. Кебшулл, один из первых авторов на бумаге в Гавани Колд Спринг прокомментировал:«Наши результаты показывают что отдельные нейроны в проекте зрительной зоны коры головного мозга к нескольким целям в коре головного мозга. Это означает, что их сигналы распределены широко и что отдельные нейроны способствуют многократным параллельным вычислениям через кору головного мозга».В газете Природы команды обрисовывают в общих чертах два дополнительных метода, они раньше наносили на карту образцы проектирования.
Во-первых, они использовали цело-мозговое основанное на флюоресценции аксональное отслеживание, маркируя нейроны в правильной зрительной зоне коры головного мозга каждой мыши с GFP и затем отображением аксональные прогнозы цело-мозговой последовательной томографией с двумя фотонами.Справочный Атлас Мозга Аллена Мауса тогда использовался, чтобы определить области, в которых наблюдались аксональные завершения. Первичная зрительная кора мыши (V1), у нейронов, как находили, была высокая степень projectional разнообразия и большей части отдельного слоя 2/3 нейроны, как находили, распределила информацию многократным областям вместо того, чтобы проектировать к единственной цели. Такие нейроны назвали ‘телерадиовещательными нейронами’.
Во-вторых, исследователи использовали ДНК высокой пропускной способности, упорядочивающую из генетически barcoded нейроны (MAPseq), чтобы определить, предназначались ли телерадиовещательные нейроны для областей коры головного мозга наугад, или ли нацелены они предпочтительно или избегают, определенные подмножества областей, таким образом, указывающих на структуру высшего порядка.Тысячи нейронов индивидуума V1 были исключительно маркированы случайными последовательностями РНК, в сущности штрихкоды.
Каждый маркированный нейрон тогда транспортирует штрихкод в свои собственные аксональные процессы, где они могут читаться вслух высоко в течение упорядочивания анализируемой целевой области, чтобы определить цели проектирования того определенного нейрона в более высокие визуальные области.Профессор Энтони Зэдор, другой ведущий автор и руководитель проекта в Холодной Весенней Лаборатории Гавани, объясняет революционную технику:«Последовательности РНК или ‘штрихкоды’, которые мы поставляем отдельным нейронам, явно уникальны, и это позволяет нам определить, скроены ли отдельные нейроны, в противоположность всем регионам, к определенным целям».
Эта техника показала что большинство проекта нейронов V1 в более высокие визуальные области неслучайным способом. Шесть мотивов проектирования были определены, которые отражают несколько подклассов нейронов проектирования для расходящейся информационной передачи от V1 до более высоких визуальных областей.
Исследователи заявляют, что результаты исследования «предлагают функциональную специализацию поднаселения клеток проектирования вне ‘одного нейрона – одна целевая область’ отображение.«Следующая часть загадки должна будет понять то, что каждый из этих мотивов проектирования делает для визуальной обработки и восприятия и как эти образцы возможности соединения дальнего действия установлены во время развития», профессор Мрсик-Флогель завершил.
Это исследование было поддержано американскими Национальными Институтами Здоровья; Мозговой Исследовательский фонд; IARPA; Фонд Simons; Пол Аллен Дистингуишед Инвестигэтор Оард; Берингер Ингелхайм Фондс; Фонд Genentech; европейский Научный совет и швейцарский Национальный научный фонд.