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Neuron:全脑成像研究小鼠行为背后的神经调控机制

来源:本站原创 2018-12-10 22:23

2018年12月10日 讯 /生物谷BIOON/ --最近在《Neuron》杂志上发表的一项研究中,Botond Roska小组的EmilieMacé和合作者证明了功能性超声成像如何能够为小鼠特定行为产生高分辨率的大脑全幅活动图像。这种非侵入性技术在眼科,神经和精神疾病方面具有广阔的应用前景。

“功能性超声成像产生的图像分辨率更高,比功能磁共振成像(fMRI)更简单,更便宜,更易于使用,”Botond Roska解释道。 “最重要的是,该技术使我们能够研究眼科疾病的后果,监测治疗的效果以及小鼠全脑康复的进展。”


(图片来源:Image courtesy of Institute of Molecular and Clinical Ophthalmology Basel (www.iob.ch))

在小鼠活动期间,大量的大脑区域处于活跃状态。全脑活动图可以帮助我们系统地了解大脑活动与特定行为的关系。来自巴塞尔分子和临床眼科研究所,FMI和神经电子研究佛兰德斯的国际科学家团队开发了高分辨率功能性超声成像,以记录行为期间小鼠全脑的活动。

该团队对参与视动反射的大脑区域特别感兴趣。视动反射通过在图像漂移方向上移动眼睛来稳定水平和垂直方向上在视网膜上漂移的图像。例如:当我们从火车窗口望出去时,我们的眼睛反射性地移动以跟随过往的景观。这种反射是天生的,并且在从小鼠到人类的各种物种中都很保守。

在他们的研究中,研究人员发现,在所有动物中始终确定的181个大脑区域中,整个大脑中87个区域的活动在视动反射期间被调节。(生物谷Bioon.com)

为了研究这些大脑区域的功能,该团队将健康小鼠的大脑活动与缺乏视觉反射的小鼠进行了比较 - 这是因为遗传性疾病导致视网膜无法产生反射,或者因为眼球运动被机械阻塞。在正常小鼠眼动作中活跃的大部分脑区域在具有遗传疾病的小鼠中变得无活性,表明它们参与产生反射。在这些区域中,丘脑中的一些区域特别有趣:它们仍然在眼睛运动受阻的正常小鼠中起作用,但在具有遗传疾病的小鼠中没有,这表明它们不依赖于反射的运动输出。

第一作者,Botond Roska小组的博士后研究员EmilieMacé在巴黎工作期间开发了功能性超声成像的概念,评论说:“我们很惊讶我们能够精确地绘制整个大脑的活动以及有多少大脑区域活跃于此期间反射。我们的大脑范围的方法揭示了新的区域,现在可以更精确地研究,试图理解微电路水平上感觉运动转换的逻辑。”Botond Roska还强调了该技术在不同医学领域未来应用的价值:“全脑功能超声成像的简单性,低成本和易用性,以及精确识别大脑区域的能力,提供了一个系统在其他类型的行为以及神经或精神疾病的动物模型中获得对大脑活动的准确判断。”

资讯出处:Whole-brain imaging of mice during behavior

原始出处:émilie Macé et al. Whole-Brain Functional Ultrasound Imaging Reveals Brain Modules for Visuomotor Integration. Neuron, 2018; 100 (5): 1241 DOI: 10.1016/j.neuron.2018.11.031

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