科学家解构规定复杂鸟类精确时机的“生物钟”。

芬奇站在秒表上

一支来自宾夕法尼亚州的研究人员团队和纽约大学has deconstructed an important “biological clock” in the zebra finch brain and found that the “wires” between neurons, called axons, play a critical role in the precise timing of the birds’ courtship song. Credit: Christopher Auger-Dominguez

根据一项新的研究,鸟类复杂歌曲的精确时间部分地由鸟类大脑中的经常忽略的“导线”连接神经元。一支来自宾夕法尼亚州的研究人员团队和纽约大学解构了一个重要的“生物钟”,该“生物钟”调节鸟类和其他行为,导致新的思考神经元网络的功能。

“许多复杂的,学习的行为,如击中高尔夫球或扮演小提琴,需要在神经射击水平上令人难以置信的精确时间,”佩恩州的物理学副教授和本文作者的副教授。“但是大脑如何以这种精确的方式无缝地调节我们的肌肉仍然不清楚。在这项研究中,我们根据多年的实验观察创建了一种模型,该模型显示神经元电路内的延迟在其烧制时发挥着关键作用。然后,我们将延迟的源点定位到连接神经元的电线或轴突。“

在2020年10月15日发表的论文中,在学报中细胞,金和事​​生地址采用Zebra Finch的行为计时,一个小澳大利亚歌曲能够学习求爱歌曲的师父乐器。为了启用此声音显示,Finches具有专用的“时钟” - 称为HVC - 在其大脑中调节歌曲的时机。在HVC中,以可预测的序列组的神经元群体对应于歌曲性能的可预测序列。

“HVC经常被认为是一个时钟,因为它控制了一个非常复杂的运动 - 这首歌 - 纽约医学院博士生和本研究领导作者的博士·埃格尔说,罗伯特·埃格尔说。“我们使用了尖端方法来测量歌唱期间HVC中多达70个神经元的同时活性。在过去,我们必须逐一衡量每个神经元并将他们的活动与歌曲保持一致。“

为了探索电路如何如此精确,金和他的研究生尤金图米科夫开发了一系列描述神经元电路的大规模计算模型。在一种情况下,一组神经元在同一时间触发了同时触发了同一射击的下一个神经元簇的簇,触发下一个群集,如DominOS,在研究人员称之为Synfire链中。在替代模型中,电线的延迟允许神经元在略微不同的时间下射击。结果是更精确的时钟。

“我们曾经认为每组神经元作为二手独立的,分立的蜱岛一起射击,”纽约医学院的神经科学和生理学副教授迈克尔龙,迈克尔长长,纸质学院。“但我们实际看到的更像是第二只手,它平稳和不断移动。电线之间的延迟分布允许更高的分辨率,因为您没有得到这些刻度点。“

该团队在电路中发现了广泛的延迟分配,这意味着一些信号非常快速地达到其他神经元,有些人需要更长时间。

“我们知道神经元电路的延误在大距离内很重要,但在当地电路内,他们被认为可以忽略不计,而且由于这个原因往往被忽略,”晋,谁领导了建模努力。“这些结果表明,轴突在神经元电路的时机中发挥着关键作用,并应纳入未来的模型。”

为了确定轴突延迟可能在其他脑网络中发挥作用,研究人员估计了啮齿动物大脑的延迟,用于感知他们的环境,同时移动他们的晶须。

“我们的结果与我们在鸣禽中看到的延误符合,这表明轴突延迟可能在整个复杂行为塑造神经元活动方面发挥着重要作用,”Jin说。“我们需要将Axon延迟纳入我们对大脑的考虑以及它的工作原理。”

参考文献:“局部轴突传导神经序列的时空性质”由罗伯特·埃格尔,yevhen tupikov,Margot Elmaleh,卡尔曼A. Katlowitz,Sam E. Benezra,Michel A. Picardo,Felix Moll,JörgenKornfeld,Dezhe Z. Jin和Michael A. Long,2020年10月15日,细胞
DOI:10.1016 / J.Cell.2020.09.019

该研究团队还包括Margot Elmaleh,卡尔曼卡特洛罗茨,山姆邦,Michel Picardo和Felix Moll在Nyu;和JörgenKornfeld在Max Plank神经生物学研究所。yabo124这项工作得到了Deutsche Forschungsgemeinschaft(德国研究基金会),国家卫生研究院,国家科学基金会和西蒙斯基金会。

是第一个评论在“科学家解构”生物钟“,调节复杂鸟类精确时机”

发表评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。