Новое окно в дебюты связи между клетками мозга

By Антуан Кочевой No comments

Институт Аллена открывает новое окно для коммуникации между клетками мозга
                Исследователи Института Аллена фиксируют одновременную активность сотен нейронов. Кредит: Институт Аллена

Сегодня Институт Аллена выпустил свой первый и самый большой в мире набор данных об электрической активности мозга, собранный с помощью Neuropixels, нового кремниевого зонда высокого разрешения, который может считывать активность сотен нейронов одновременно. Эти данные фиксируют миллиарды молниеносных всплесков электрической связи, вызванных почти 100 000 нейронов, когда лабораторные мыши видят изображения и короткие видеоролики и реагируют на них.
                                                                                       

«Раньше, поскольку инструменты были ограничены, мы записывали только из одной области мозга за раз. Но на самом деле именно взаимодействие между многими областями порождает восприятие и решения и все другие сложные действия, которые наш мозг позволяет нам делай «, — сказал Джош Сигл, доктор философии, старший научный сотрудник Института наук о мозге Аллена, подразделения Института Аллена, который работает с зондами Neuropixels. «Мы находимся на переломном этапе с точки зрения инструментов, которыми мы располагаем для допроса мозга. Это приведет к поворотному моменту в нашей способности не только понимать мозг, но и исправлять расстройства и болезни, которые уклонились от нашего понимания. в течение длительного времени. «

Этот набор данных по-прежнему представляет собой лишь небольшую часть активности от 75 миллионов нейронов мозга мыши, но это большой шаг вперед по сравнению с прослушиванием одного или небольшого количества нейронов одновременно. Если вы думаете о нейронном общении как о неизвестном, в значительной степени скрытом языке, это как если бы исследователи перешли от прослушивания нескольких иностранных слов из сотен разговоров к тысячам слов одновременно.

«Сочетание опыта Института Аллена в крупномасштабной систематической науке с масштабом и детализацией записей нейропикселей дает фантастическую возможность миру заглянуть в визуальную систему мыши с беспрецедентным разрешением», — сказал Ник Штайнметц. Доктор философии, доцент в Университете Вашингтона и в Институте науки о мозге Аллена следующего поколения. «Эти наборы данных с сотнями одновременно записанных нейронов станут золотой жилой для тех, кто хочет понять нейронное кодирование и динамику в этих областях мозга млекопитающих».

Данные со скоростью мысли

Нейропиксели, тонкие кремниевые зонды, недавно разработанные в сотрудничестве с Институтом Аллена и другими исследовательскими организациями, могут измерять активность более 1000 нейронов во многих областях мозга в одном эксперименте. Исследователи из Института Аллена используют эти зонды в Обсерватории мозга Аллена, стандартизированной экспериментальной платформе для изучения нейронов в действии в реальном времени. В отличие от косвенных измерений активности мозга, эти зонды имеют разрешение, чтобы не отставать от скорости нейронной коммуникации.

«Мы записываем согласованную активность сотен ячеек с точностью до миллисекунды, что означает, что мы напрямую слушаем электрические импульсы» все или ничего «, которые являются универсальной идиомой, с помощью которой общаются нейроны», — сказал Кристоф Кох, Доктор философии, главный научный сотрудник и президент Института головного мозга им. Аллена. «В этом наборе данных огромное количество нейронов, чья активность никогда не видна человеческому глазу. Эти данные беспрецедентны — и мы публикуем их публично и в стандартизированном формате, чтобы любой на планете мог использовать их для своих целей». собственное открытие. «

            Институт Аллена дебютирует с новым окном в коммуникации клетки мозга
                Перед началом эксперимента на электрофизиологическом оборудовании установлены три датчика Neuropixels. Кредит: Институт Аллена

Характеристика типов клеток в мозге млекопитающих

Сегодняшний выпуск также добавляет транскрипционные данные из приблизительно 75 000 клеток мозга мыши и 50000 клеток мозга человека в базу данных типов клеток Allen. База данных типов клеток мыши теперь полностью охватывает две крупные структуры головного мозга, кору и гиппокамп, отбирая в общей сложности 25 различных областей.

«Раскрытие клеточного состава, списка деталей, этих двух существенных структур имеет решающее значение для понимания того, как мозг млекопитающего работает в области здоровья и болезней», — сказал Хункуй Цзэн, доктор философии, исполнительный директор Структурированной науки в Аллен Институт мозга науки. «Эти данные охватывают области мозга, которые у людей играют роль в условиях, варьирующихся от болезни Альцгеймера до психических расстройств. Определение типов клеток в этих регионах является важным первым шагом к лучшему пониманию происхождения заболеваний головного мозга».

Наряду с данными о типах ячеек, исследователи также представили новый инструмент визуализации данных, Transcriptomics Explorer, который позволяет пользователям легко получать доступ к информации о типах ячеек из мозга мыши и человека, а также исследовать несколько пользовательских визуализаций данных с помощью интернет-ресурс.

Как взаимодействуют типы ячеек

Чтобы лучше понять, как определенные типы нейронов в мозге соединяются и передают информацию, исследователи из Института Аллена также изучают связи между соседними нейронами, используя метод, известный как электрофизиология «мультипатч». Сегодняшний выпуск включает в себя первые такие данные из этих экспериментов.

Чтобы прослушать электрическую болтовню кластера нейронов, исследователи из Института Аллена создали специализированные установки «окто-патч», которые позволяют ученым подключать маленькие электроды к восьми нейронам одновременно, стимулируя импульс электричества в одном Нейрон и запись ответов в подключенных соседях. Исследуя определенные классы нейронов, они используют этот набор данных, чтобы понять правила подключения мозга — какие типы клеток могут общаться друг с другом и какие сигналы они посылают. Изучая связи на уровне типов клеток, исследователи надеются раскрыть более точную информацию о правилах, лежащих в основе связности мозга.

«Эти эксперименты позволяют нам выйти за пределы понимания отдельных типов клеток и понять сигналы, которые передаются между этими клетками, что, в свою очередь, поможет нам лучше определить сами типы клеток», — сказал доктор Гейб Мерфи, Заместитель директора по электрофизиологии в Институте головного мозга им. Аллена.

Добавить комментарий