Caltech の研究者は生存はえの神経の接続を見るために新しい方法を開発します

人間の脳は電気パルスおよび化学シグナルを通って複雑な網そして通信で一緒にワイヤーで縛られるニューロンの十億で構成されます。 神経科学者が頭脳の多くの機能の理解の進歩をしたが--調整のスリープのような、メモリを保存し、決定をします--頭脳全体の神経の接続の全体の 「配線図」を視覚化することは現在利用できる方法を使用して可能ではないです。 しかし今、ショウジョウバエのミバエを使用して、 Caltech の研究者は容易に生存の内のリアルタイムの通信連絡の神経の接続そして流れが飛ぶことを見るために方法を開発しました。 作業は科学者が人間の脳内の神経回路をまた理解するのを助けることができる全体のはえの頭脳の多くの接続のマップの作成の方に一歩前進です。

作業を記述するペーパーは eLife の 12 月 12 日問題でオンラインで現われます。 研究は Caltech の研究教授のカーロス Lois 実験室で行われました。

「コンピュータがどのように働くか電気技師が理解したいと思えば、彼または彼女が異なった構成部がどのように互いにワイヤーで縛られるかである把握したいと思う最初の事」、 Lois を言います。 「同様に、私達は頭脳を使う仕事」。かどのように理解するためにニューロンがどのように一緒にワイヤーで縛られるか知らなければなりません

2 つのニューロンが接続するとき、ニューロンが別のニューロンに/から電気および化学シグナルを送り、受け取ることができるどれシナプス、スペースとによる呼出される構造とともにリンクします。 多重ニューロンが非常にすぐそばでも、 synapses が偽りなく通信することを必要とします。

Lois の実験室は TRACT (トランスクリプションの Transneuronal 制御) と呼出される synapses を渡る情報のフローをトレースするための方法を開発しました。 遺伝的に設計されたショウジョウバエのミバエを使用して、地域は研究者がどのニューロンが 「話し」、白熱蛋白質をか作り出すためにどのニューロンが接続されたニューロンのプロンプトによって 「聞いている」か観察することを可能にします。

地域を使って、時ニューロンが 「話す」--またはシナプスを渡る化学か電気的信号を送信します--それはまた特定カラーの話すニューロンそして synapses を両方つける蛍光蛋白質に沿って作り出し、送ります。 シグナルを」聞くどのニューロンでも 「いわゆる受容器の分子に結合するこの蛋白質を受け取ります、--研究者による遺伝的に組み込み--受信ニューロンの表面。 シグナル蛋白質の結合によっては受容器が作動し、専有物を作り出すためにに接続したニューロン別様に着色された蛍光蛋白質を誘発します。 このように、ニューロン間の通信連絡は目に見えるようになります。 薄い Windows を通って凝視できるタイプの顕微鏡を使用してオンザフライ式ヘッドを、研究者リアルタイム、環境の移動および経験の変更の神経の接続の多彩な白熱を観察できますインストールしましたはえが育つと同時に。

多くの神経学的な、精神医学の条件は、自閉症および精神分裂症のような、ニューロン間の変えられた接続によって引き起こされると考えられます。 地域を使用して、科学者は何百ものはえの頭脳の神経接続をできま、開発の毎日監視、性間で、そして遺伝の突然変異があるはえに異なった段階で比較をするようにそれらがします。 従って異なった病気が頭脳回路内の接続をどのように混乱させるか定めるのに、地域が使用できます。 さらに神経の synapses が一定時間にわたり変更するので、地域はシナプスの形成および破壊のモニタリングを一日一日と可能にします。 ニューロンが形作るまたは遮断の synapses は動物が育つ、そしてどのようにの年齢か病気とばらばらになると同時に頭脳の回路がどのようにアセンブルするか理解に重大ですかいつ、どのように見られます。

地域は動き、空腹、または視野を制御するそれらのような興味のあらゆる特定の神経回路の配線に、焦点を合わせるために集中させることができます。 Lois および彼のグループは十分理解された嗅覚回路内のニューロン、嗅覚に責任があるニューロンの検査によって方法をテストしました。 結果はこの特定回路の配線図に関する既存のデータを確認しました。 さらに、彼らは新しく可能なシナプス接続を検出した、目覚め、スリープの状態であるサイクルに責任がある circadian 回路を検査しました。

しかし地域はより作り出します配線図は多くをすることができます。 transgenic はえは機能がある接続を単にトレースする多彩な蛋白質よりもむしろ蛋白質を、作り出すために技術がニューロンを受け取ることを促すように遺伝的に設計することができます。

「私達は頼むのに機能蛋白質を使用してもよい沈黙させたら 「私がこの 1 つのニューロンから入力を受け取るすべてのニューロンをはえで何が起こりますか。」」 Lois を言います。 「または、逆に作れば、 「私が活動過多のこのニューロンにか」。接続されるニューロンを何が起こります 私達の技術はまた頭脳の配線図を作成する、遺伝的に頭脳回路のニューロンの機能を修正することを可能にします私達が」。

神経の接続を検査するための前の方法は時間のかかり、労働集約的で、たくさんの三次元構造に再建された頭脳の薄いスライスを含みます。 これらの技術を使用して実験室は 1 年ごとのフルーツはえの頭脳の単一、小さい部分のための図表しかもたらさないことができます。 さらに、これらのアプローチは不可能にしている生きた動物で見ることをリアルタイムにどのように伝えられたニューロン行うことができませんでした。

地域方法は完全に遺伝的に符号化されるので、ショウジョウバエおよび zebrafish のような実験動物の使用にとって理想的です; 最終的に、 Lois は哺乳類の頭脳の神経のトレーシングを可能にするためにマウスの技術を実行することを望みます。 「地域私達が頭脳の配線図を作成し、接続されたニューロンの機能を定めることを可能にする新しいツールと」は彼言いますです。 「この情報提供します人間の脳および病気の複雑な働きの理解の方の重要な糸口を」。は

ソース: http://www.caltech.edu/news/new-technology-will-create-brain-wiring-diagrams-80863