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看似相似,两个神经元表现出截然不同的风格,因为他们具有相同的肌肉伙伴互动

多样性细胞如何跟他们支配揭示变化不同的倾向,或肌肉“可塑性”。
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大卫 奥伦斯坦
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皮考尔研究所
左侧示出了“主音”神经元(染成绿色)生长到仅一个肌肉在面板的右侧。在接下来的面板中,可以看到一个“相位”神经元(也染成绿色)连接至多于一个的肌肉。
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左侧示出了“主音”神经元(染成绿色)生长到仅一个肌肉在面板的右侧。在接下来的面板中,可以看到一个“相位”神经元(也染成绿色)连接至多于一个的肌肉。
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图片:利特尔顿实验室/皮考尔研究所

一项由bt365手机app的神经科学家到类似的神经元亚型如何看似驱动运动在果蝇揭示了一个意想不到的多样性大脑的命令被传达给肌肉纤维。的实验序列中发现两个神经细胞之间的显着区别在于:一个神经元加扰,以适应由不同的变化,但在响应中接收到没有报答时情况则相反。 

调查结果发表于 神经科学杂志,表明这些子类神经元,也被人们和许多其他动物大量存在,在他们的倾向表现出以前不受重视多样性的变化,被称为关键属性响应“突触可塑性”。突触可塑性被认为是学习和记忆如何发生在大脑中的重要机制,并且在该过程的像差可能中央到障碍如孤独症。

“通过观察,这两种不同类型的运动神经元确实表现出非常不同类型的可塑性,这是令人兴奋的,因为这意味着它不只是事情发生一个”资深作者特洛伊利特尔顿,皮考尔研究所的学习和记忆和成员说在的Meniconbt365手机app的生物学部门和脑与认知科学的神经科学教授。 “有多种类型的东西,可以改变神经肌肉系统内更改的连接。”

进补和阶段性的神经元

两个神经元的工作相同的方式,通过发射神经递质谷氨酸到它们的连接,或突触,与肌肉。但是这两个神经元与不同风格的这样做。的“滋补”神经元,其中只有连接到单个肌肉,发射其谷氨酸以恒定但低速率而肌肉处于活动状态。同时,“阶段性”神经元连接到全组肌肉和跳跃结合活动的一个强大的快速脉冲到肌肉春季行动。

标题投入到学习中,利特尔顿和主要作者尼科尔·阿庞特圣地亚哥博士'20好奇探索这些不同的神经元是否竞争或合作,以推动肌纤维,如果他们表现出不同的可塑性,当发生了改变它们的功能。我们就可以得到最终成了她的博士论文研究的开始,阿庞特圣地亚哥拟订办法裁缝遗传改变特别是在每两个神经元。

“我们能够在第一时间回答这些问题的原因是因为我们生产的工具,开始差异操纵一个神经元与另一个或标签一个对另外一个,说:”阿庞特圣地亚哥,谁在利特尔顿的已获博士学位实验室今年春天,现在是加州大学旧金山分校的博士后。

与遗传接入到每个神经,阿庞特圣地亚哥明显标记他们,因为他们发展到在观看蝇蛆的每一个成长。她看到补药神经元第一和阶段性一个连接到肌肉后达成的肌肉。她还指出,不像在哺乳动物中,神经元没有竞争来控制肌肉,而是由侧方仍保持在其特有的方式各贡献需要驱动运动的总电活动。

研究神经元可塑性,阿庞特圣地亚哥采用的每个神经元的2个操作。她要么全部消灭完全让他们表达称为致命蛋白质“收割者”,或者她通过大幅破伤风毒素的表达夯实自己的谷氨酸活动。

当她打掉了与死神的阶段性神经元,滋补神经元迅速加紧信号,尝试,因为它可以补偿之多。但在苍蝇,她消灭了补品神经元,阶段性神经元根本不让步,继续仿佛什么都没有发生变化。

类似地,当阿庞特圣地亚哥降低与毒素的阶段性神经元的活性,补药神经元增加的终扣和有源区结构的数目在其突触响应其伙伴的损失。但是当她降低补药神经细胞的活动,阶段性神经元又似乎没有回应。

在所有的实验中,肌收到的神经元时相比,一切都偏少整体驱动。和而阶段性神经元显然没有打扰弥补在主音神经元的一部分的任何损失,补药神经元采用不同的手段来补偿 - 要么增加其信令或通过增强其对肌肉的连接数 - 取决于在阶段性神经元是如何减少。

“这是颇耐人寻味的是妮可发现,当相位输入是不存在,有可塑性的一个独特的形式进补神经元表现,”利特尔顿说,“但如果阶段性神经元在那里,不工作时,滋补神经元在一个非常不同的方式表现“。

这项研究的另一个有趣的方面是肌肉本身,这可能是可塑性的一个积极的中介作用,利特尔顿说。当对方被消灭或灭活的神经元可能无法感知。相反,肌肉似乎呼吁这些变化。

“即使有肌肉的两个不同的输入,它可以排序的唯一控制那两个,”利特尔顿说。 “当肌肉越来越谷氨酸,不是知道是否从补药或阶段性的神经元来了,它关心?看来,它的确关心,它真的需要进补超过了阶段性。当相位消失它改变了一些可塑性,但是当补品走了阶段性不能做的不多。”

在新的工作,该实验室目前正在寻找在两个神经元之间的基因表达差异,以确定哪些蛋白质对进补和阶段性的神经元的独特性和可塑性。通过定义他们的独特性能的遗传基础,该实验室希望开始变得对神经元的多样性在大脑中的分子基础的句柄。

除了阿庞特,圣地亚哥和利特尔顿,论文的其他作者是博士后基尔奥默罗德和研究科学家季akbergenova,无论是皮考尔研究所和bt365手机app。健康和JPB基础的国家机构支持的研究。

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