Caltech forskare framkallar ny metod för att se neural anslutningar i uppehälleflugor

Människahjärnan komponeras av miljarder av neurons som tillsammans bindas i invecklade rengöringsdukar, och meddela till och med elektriskt pulserar, och kemiskt signalerar. Även om neuroscientists har gjort, fungerar framsteg i överenskommelse hjärnans många--liksom reglerande sömn och att lagra minnen och danandebeslut--visualisera det helt ”binda diagrammet” av den neural anslutningsalltigenom är en hjärna inte möjligheten genom att använda för närvarande tillgängliga metoder. Men nu, genom att använda Drosophilafrukt flyger, har Caltech forskare framkallat en metod lätt för att se att neural anslutningar och flödet av kommunikationer i real-time inom uppehälle flyger. Arbetet är en kliva framåtriktat in mot att skapa en kartlägga av den hela klipskt hjärnans många anslutningar, som kunde hjälpa forskare att förstå det neural går runt inom människahjärnor som väl.

Ett pappers- beskriva arbetet visas i December 12 utfärdar direktanslutet av eLife. Forskningen gjordes i laboratoriumet av den Caltech forskningprofessorn Carlos Lois.

”Om ett elektriskt iscensätter önskar att förstå hur en dator fungerar, önskar det första tinget, som han eller hon skulle, att figurera ut är, hur de olika delarna bindas till varje annan,” något att säga Lois. ”På motsvarande sätt, måste vi veta hur neurons bindas tillsammans för att förstå hur hjärnarbete.”,

När två neurons förbinder, anknyter de samman med en strukturera som kallas en synapse, ett utrymme till och med, vilket neuronen kan överföra, och att motta elektriskt och kemiskt signalerar till eller från en annan neuron. Om även multipelneurons är mycket nära tillsammans, behöver de synapses riktigt att meddela.

Det Lois laboratoriumet har framkallat en metod för att spåra flödet av information över synapses som kallas OMRÅDE (Transneuronal kontrollerar av transkription). Genom att använda genetiskt iscensatte Drosophilafruktflugor, låter OMRÅDET forskare observera vilka neurons ”talar” och vilka neurons ”lyssnar” genom att meddela förbindelseneuronsna till glödande proteiner för jordbruksprodukter.

Med OMRÅDET, när en neuron ”talar”,--eller överför ett kemiskt, eller elektriskt signalera över en synapse--den ska också jordbruksprodukter och överför längs ett fluorescerande protein som tänder upp både den talande neuronen, och dess synapses med en detalj färgar. Några neurons ”som lyssnar” till signalera, mottar detta protein, som röror till enkallad receptormolekyl--genetiskt built-in av forskarna--på hälerineuron'sen ytbehandla. Bandet av signaleraproteinet aktiverar receptoren och startar neuronen som den har fäst för att jordbruksprodukter dess egna, olikt kulöra fluorescerande protein. På så sätt blir kommunikationen mellan neurons synlig. När du använder en typ av mikroskopet, som kan plira till och med ett tunt fönster, installerade på - - fluga huvud, forskarna kan observera det färgrika glödet av neural anslutningar i real-time, som flugan växer, flyttningar och erfar ändringar i dess miljö.

Många neurological och psykiatriskt villkorar, liksom autism, och schizofreni, tänks för att orsakas av förändrade anslutningar mellan neurons. Genom att använda OMRÅDET, kan forskare övervaka de neuronal anslutningarna i hjärnorna av hundratals flugor varje dag och att låta dem göra jämförelser på olikt arrangerar av utveckling, mellan könsbestämmer och i flugor som har genetiska mutationar. Således kunde OMRÅDET vara van vid bestämmer hur olika sjukdomar perturb anslutningarna inom hjärna går runt. Dessutom därför att neural synapses ändrar med tiden, låter OMRÅDET övervakningen av synapsebildande och förstörelse från dag till dagen. Vara kompetent att se, hur och, när neurons bildar eller bryter ska synapses är kritiska till överenskommelse hur går runt i hjärnan, montera, som djur växer, och hur dem nedgången ifrån varandra med ålder eller sjukdomen.

OMRÅDET kan lokaliseras för att fokusera in på binda av något särskilt neural går runt av intresserar, liksom de som kontrollerar rörelse, hunger eller vision. Lois och hans grupp testade deras metod, genom att undersöka neurons inom detförstådda olfactory, går runt, neuronsansvariga för avkänningen av lukten. Deras resultat bekräftade existerande data angående denna särskilda strömkrets binda diagram. I tillägg undersökte de det circadian går runt, som är ansvariga för vakna, och sova cykla, var de avkände synaptic anslutningar för ny möjlighet.

OMRÅDET emellertid, kan göra mer än jordbruksprodukter som binder diagram. De transgenic flugorna kan genetiskt iscensättas, så att tekniken meddelar hälerineurons till jordbruksprodukterproteiner, som har en fungera, ganska än färgrika proteiner som spårar enkelt anslutningar.

”Kunde vi använda funktionella proteiner för att fråga, ”, händer vad i flugan, om jag tystar alla neurons som mottar matar in från denna en neuron? ”” något att säga Lois. ”Eller, omvänt, ”, händer vad, om jag gör neuronsna som förbinds till denna hyperactive neuron? ”Låter vår teknik inte endast oss skapa ett binda diagram av hjärnan, utan också genetiskt att ändra fungera av neurons i en hjärna gå runt.”,

Föregående metoder för att undersöka neural anslutningar var tidskrävande, och arbetsintensivt och att gälla tusentals tunna skivor av en hjärna som rekonstrueras in i ett tredimensionellt, strukturera. Ett laboratorium som använder dessa tekniker kunde endast avkastning ett diagram för en singel som var litet lappar av frukt-fluga hjärna per år. Dessutom att närma sig dessa kunde inte utföras på bosatt djur, danande det som är omöjligt att se hur neurons meddelade i real-time.

Därför att OMRÅDESmetoden kodas fullständigt genetiskt, är det ideal för bruk i laboratoriumdjur liksom Drosophila och zebrafish; ultimately hoppas Lois för att genomföra tekniken i möss för att möjliggöra den neural spåringen av en däggdjurs- hjärna. ”Är OMRÅDET ett nytt bearbetar, att ska låt oss skapa att binda diagram av hjärnor och bestämma fungera av förbindelseneurons,” honom något att säga. ”Ger denna ska information viktiga ledtrådar in mot överenskommelse de komplexa arbetena av människahjärnan och dess sjukdomar.”,

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