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Nature:小清蛋白阳性中间神经元控制了视皮层神经元的反应可靠性

摘要 : 来自中科院生命科学研究院的研究人员采用光遗传学技术证实,小清蛋白阳性中间神经元(parvalbumin-expressing interneuron)控制了视皮层神经元的反应可靠性。这一成果发表在4月14日的《自然遗传学》(Nature Communications)杂志上。中科院百人计划入选者姚海珊(Haishan Yao)研究员是这篇论文的通讯作者。

 来自中科院生命科学研究院的研究人员采用光遗传学技术证实,小清蛋白阳性中间神经元(parvalbumin-expressing interneuron)控制了视皮层神经元的反应可靠性。这一成果发表在4月14日的《自然遗传学》(Nature Communications)杂志上。中科院百人计划入选者姚海珊(Haishan Yao)研究员是这篇论文的通讯作者。

视觉信息经过视觉通路的各级神经元进行加工和处理后,使得人和动物能够感知和辨别外部世界中物体的形状、大小、颜色、亮度、空间位置、运动方向和速度等。初级视皮层神经元反应可靠性和选择性是视觉信息处理与整合的重要生理基础。

GABA能的抑制性中间神经元在调节大脑网络的活动状态和神经元的感受野特征方面具有重要的作用。探讨抑制性中间神经元对视皮层神经元的感受野结构、反应可靠性以及反应选择性的影响是姚海珊课题组的主要研究方向之一。

光遗传学是近年来兴起的一项崭新技术,人们可以利用这项技术对复杂的生物系统,甚至自由活动的哺乳动物体内的某些已经被研究得非常清楚的生理事件进行定向控制,而且调控速度非常迅速。这种光控调节的速度极快,能够达到毫秒级,而且定位精准,可以做到对某种特定细胞进行定向控制。这项新技术将生物学研究引领到了一个全新的领域。

在这篇文章中研究人员报告称,他们采用先进的光遗传学技术分别抑制了小清蛋白阳性(PV)中间神经元和表达生长抑素(SOM)的中间神经元,证实抑制前者可以降低麻醉和清醒小鼠初级视皮质神经元的反应可靠性。抑制PV中间神经元造成了皮质神经元低放电速率升高,高放电速率降低,由此导致了信噪比(SNR)总体下降。与之相反,抑制SOM中间神经元则普遍提高了大多数神经元的总体放电速率,但没有影响信噪比。进一步的分析揭示抑制PV中间神经元而非SOM中间神经元破坏了对自然刺激的神经辨识。

这些结果表明了,PV中间神经元对形成可靠的自然刺激视觉皮质投射区(visual cortical representations)起至关重要的作用。

原文标题:Control of response reliability by parvalbumin-expressing interneurons in visual cortex

原文摘要:The responses of visual cortical neurons to natural stimuli are both reliable and sparse. These properties require inhibition, yet the contribution of specific types of inhibitory neurons is not well understood. Here we demonstrate that optogenetic suppression of parvalbumin (PV)- but not somatostatin (SOM)-expressing interneurons reduces response reliability in the primary visual cortex of anaesthetized and awake mice. PV suppression leads to increases in the low firing rates and decreases in the high firing rates of cortical neurons, resulting in an overall reduction of the signal-to-noise ratio (SNR). In contrast, SOM suppression generally increases the overall firing rate for most neurons, without affecting the SNR. Further analysis reveals that PV, but not SOM, suppression impairs neural discrimination of natural stimuli. Together, these results reveal a critical role for PV interneurons in the formation of reliable visual cortical representations of natural stimuli.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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