«Мозг представляет внешний мир в виде конкретных карт активности, созданных сетями нейронов», — сказал старший автор доктор Бенджамин Аренкил, доцент кафедры молекулярной генетики, генетики человека и нейробиологии Медицинского колледжа Бейлора, который изучает нейронные карты в обонятельной системе. система лабораторной мыши. «Большинство этих карт были изучены в возбуждающих цепях мозга, потому что возбуждающих нейронов в коре головного мозга больше, чем тормозящих нейронов».Исследования возбуждающих карт показали, что они начинаются как диффузная и перекрывающаяся сеть клеток. «Со временем, — сказал Аренкиэль, — опыт превращает этот диффузный паттерн активности в более четко очерченные области, так что, например, отдельные усы мыши представлены отдельными сегментами коры головного мозга. во многих областях мозга ".В дополнение к возбуждающим сетям в мозгу есть тормозные сети, которые также реагируют на внешние раздражители и регулируют активность нейронных сетей. Однако, как развиваются тормозные сети, остается загадкой.
В этом исследовании Arenkiel и его коллеги изучали разработку карт тормозных нейронов в обонятельной системе мыши.Изучение тормозных мозговых сетей обоняния мыши«В отличие от зрения, слуха или других органов чувств, обоняние мыши улавливает отдельные запахи от большого количества молекул», — сказал Аренкиль, который также является стипендиатом Макнейра в Бэйлоре.
Мыши могут улавливать огромное количество запахов отчасти благодаря сложной сети тормозящих нейронов. Тормозящие нейроны являются наиболее распространенным типом клеток в области мозга мышей, отвечающих за обоняние.
Чтобы поддерживать эту сеть, новые тормозящие нейроны постоянно добавляются и интегрируются в цепи.Аренкиэль и его коллеги проследили пути этих недавно добавленных нейронов во времени, чтобы определить, как развиваются тормозные цепи.
Во-первых, они генетически пометили клетки, чтобы они светились, когда нейроны были активны. Затем они предлагали мышам индивидуальные ароматы и визуально регистрировали с помощью микроскопа области или сети мозга, которые светились при каждом запахе живого под наркозом животного. Ученые повторили эксперимент несколько раз, чтобы определить, как изменились сети, когда животное научилось определять каждый запах.
Удивительный результатУченые ожидали, что тормозные сети созреют так же, как и возбуждающие сети.
То есть, чем больше животное ощущает запах, тем точнее становятся определенные сети активности. Удивительно, но ученые обнаружили, что тормозные цепи мозга мышей обоняния развиваются способом, противоположным возбуждающим цепям. Вместо того, чтобы становиться узко очерченными областями, тормозные цепи расширяются.
Благодаря этому новому открытию ученые теперь лучше понимают, как мозг организует и обрабатывает информацию.Аренкиль и его коллеги считают, что тормозящие сети работают рука об руку с возбуждающими.
Они предлагают, чтобы взаимодействие между возбуждающими и тормозящими сетями можно было сравнить с сетью дорог (возбуждающих сетей), движение которых регулируется сетью светофоров (тормозных сетей). Ученые предполагают, что формирование полезных нейронных карт зависит от тормозных сетей, управляющих улучшением возбуждающих сетей, и что эта новая информация будет иметь важное значение для разработки новых подходов к восстановлению тканей мозга.