醫學(xué)諾貝爾獎獲得者發(fā)現速度神經(jīng)細胞
2015-07-17 14:56
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來(lái)源:科學(xué)網(wǎng)
責任編輯:李思民
[導讀] 2014年諾貝爾生理醫學(xué)獎給了研究大腦***系統研究的三位學(xué)者,一個(gè)是英國倫敦學(xué)院大學(xué)的John O'Keefe教授,他在1970年代發(fā)現海馬內存在位置細胞,這些神經(jīng)元能在動(dòng)物進(jìn)入特定位置時(shí)被激活
2014年諾貝爾生理醫學(xué)獎給了研究大腦***系統研究的三位學(xué)者,一個(gè)是英國倫敦學(xué)院大學(xué)的John O'Keefe教授,他在1970年代發(fā)現海馬內存在位置細胞,這些神經(jīng)元能在動(dòng)物進(jìn)入特定位置時(shí)被激活。另兩位是他的學(xué)生,挪威科技大學(xué)的May-Britt和Edvard Moser夫婦,他們的貢獻是發(fā)現柵欄細胞,這些分布在外嗅皮層的細胞能感受特定網(wǎng)格信息,類(lèi)似GPS的工作原理。Moser夫婦和O'Keefe分享了2014年的諾貝爾生理醫學(xué)獎。
大腦柵欄細胞感受信息的具體方式目前仍不清楚,尤其是如何感受速度和角度運動(dòng)信息,最近這方面有了新的進(jìn)展,科學(xué)家發(fā)現了能感受運動(dòng)速度的神經(jīng)細胞或者叫速度細胞。速度細胞可能是柵欄細胞和位置細胞獲得信息的重要來(lái)源。
最新研究來(lái)自諾貝爾獲得者M(jìn)oser夫婦團隊,Edvard Moser認為,如果大腦能讀取地圖信息,則必須具備采集速度信號的能力。
過(guò)去研究發(fā)現當動(dòng)物頭部朝向某一個(gè)方向,大腦內某些神經(jīng)細胞會(huì )放電,例如有的感受東方,有的感受南方。但是一直沒(méi)有發(fā)現能感受運動(dòng)速度的神經(jīng)細胞。達特茅斯學(xué)院Jeffrey Taube教授認為,這次報道能感受運動(dòng)速度的神經(jīng)細胞的發(fā)現充滿(mǎn)意外。
為尋找速度細胞,Moser夫婦團隊主要對內側內嗅皮層進(jìn)行搜索,這一部位位于大腦組織深部,2005年他們發(fā)現的柵欄細胞就位于這些部位。現在他們的技術(shù)比2005年要先進(jìn)許多,能同時(shí)記錄數千個(gè)神經(jīng)元放電,然后將動(dòng)物放在一個(gè)跑步機上,通過(guò)調節跑步機速度,觀(guān)察那些神經(jīng)元能感受運動(dòng)速度信息。
根據研究需要,他們設計了運動(dòng)調整模式,動(dòng)物可根據需要調整運動(dòng)速度,其中一個(gè)實(shí)驗讓動(dòng)物按照一定加速度改變運動(dòng)速度,另外一個(gè)實(shí)驗中則用更慢的加速度(一半)改變速度,最后一個(gè)實(shí)驗讓動(dòng)物自由活動(dòng)。結果發(fā)現,所有這些實(shí)驗中,所有神經(jīng)元中有13%到15%細胞放電模式和運動(dòng)速度相關(guān),這說(shuō)明在這一大腦區域存在大約13-15%的神經(jīng)元能感受運動(dòng)速度信息。文章剛剛發(fā)表在《自然》雜志上。
波士頓大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Michael Hasselmo說(shuō),他對這一發(fā)現不奇怪,因為他們實(shí)驗室也在這一區域記錄到類(lèi)似的速度細胞,而且有不同速度類(lèi)型的感受細胞。他們的文章目前仍然沒(méi)有正式見(jiàn)刊。
Taube教授對Moser夫婦的論文印象深刻,主要是他們將速度信息與計算機的聯(lián)系,能利用他們的程序根據這些細胞的放電準確預測出動(dòng)物要加速奔跑還是減速走路。
他們還發(fā)現,速度細胞放電不受環(huán)境影響。例如將動(dòng)物放在一個(gè)新盒子內,新盒子有不同的圖案,但運動(dòng)細胞激活的模式不會(huì )改變。這些運動(dòng)速度感受細胞與柵欄細胞的特征類(lèi)似,是大腦***的GPS感受系統,因為其激活模式完全不受外界的聲、光等感覺(jué)信息**的影響。這類(lèi)似閉上眼睛,你同樣能根據身體自身的信息(是本體覺(jué)嗎?)發(fā)現回家的路。這些來(lái)自體內自身的本體感覺(jué)信號來(lái)自肌肉和前庭系統。本體感覺(jué)只識別位置、方向和速度,不會(huì )感受其他信息。
本體感覺(jué)是指肌、腱、關(guān)節等運動(dòng)器官本身在不同狀態(tài),運動(dòng)或靜止時(shí)產(chǎn)生的感覺(jué)。例如,人在閉眼時(shí)能感知身體各部的位置。因位置較深,又稱(chēng)深部感覺(jué)。本體感覺(jué)可分為三個(gè)等級,一級:肌肉、肌腱、韌帶及關(guān)節的位置感覺(jué)、運動(dòng)感覺(jué)、負重感覺(jué);二級:前庭的平衡感覺(jué)和小腦的運動(dòng)協(xié)調感覺(jué);三級:大腦皮質(zhì)綜合運動(dòng)感覺(jué)。
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