視覺信息如何從視網(wǎng)膜傳遞到中腦

柏林醫(yī)學(xué)大學(xué)和馬克斯普朗克生物智能研究所(目前正在建立中)的研究人員揭示了視網(wǎng)膜內(nèi)感覺神經(jīng)元與中腦結(jié)構(gòu)上丘之間的精確連接。Neuropixels 探針是相對較新的發(fā)展，代表了下一代電極。密集的記錄點(diǎn)，Neuropixels 探針用于記錄神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)，并促進(jìn)了這些最近對神經(jīng)元回路的了解。研究人員在Nature Communications上撰文描述了哺乳動(dòng)物和鳥類視覺系統(tǒng)共有的基本原理。

兩個(gè)大腦結(jié)構(gòu)對視覺刺激的處理至關(guān)重要：初級(jí)大腦皮層的視覺皮層和中腦結(jié)構(gòu)的上丘。視覺和視覺信息的處理涉及高度復(fù)雜的過程。簡而言之，視覺皮層負(fù)責(zé)一般的視覺感知，而進(jìn)化上較老的中腦的結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)視覺引導(dǎo)的反射行為。

視覺皮層內(nèi)的視覺處理所涉及的機(jī)制和原理是眾所周知的。由 Jens Kremkow 博士領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員開展的工作為我們在該領(lǐng)域的知識(shí)做出了貢獻(xiàn)，并于 2017 年最終在 Charité 的神經(jīng)科學(xué)研究中心 (NWFZ) 建立了 Emmy Noether 初級(jí)研究小組。該研究小組的主要目的是進(jìn)一步提高我們對視覺系統(tǒng)中涉及的神經(jīng)細(xì)胞的理解。許多懸而未決的問題仍然存在，包括中腦上丘處理視覺信息的方式的細(xì)節(jié)。

視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞是眼睛視網(wǎng)膜內(nèi)的感覺細(xì)胞，對外部視覺刺激作出反應(yīng)并將接收到的信息發(fā)送到大腦。直接信號(hào)通路確保視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞接收到的視覺信息也到達(dá)中腦。“到目前為止，在很大程度上仍然未知的是視網(wǎng)膜中的神經(jīng)細(xì)胞和中腦中的神經(jīng)細(xì)胞在功能層面上的聯(lián)系方式。關(guān)于上丘神經(jīng)元處理突觸輸入的方式的知識(shí)匱乏同樣如此很明顯，”研究負(fù)責(zé)人 Kremkow 博士說。“這些信息對于理解中腦處理所涉及的機(jī)制至關(guān)重要。”

直到現(xiàn)在，還無法測量活生物體中突觸連接的視網(wǎng)膜和中腦神經(jīng)元的活動(dòng)。對于他們最近的研究，研究小組開發(fā)了一種方法，該方法基于使用稱為 Neuropixels 探針的創(chuàng)新高密度電極獲得的測量結(jié)果。準(zhǔn)確地說，Neuropixels 探針是微小的線性電極陣列，沿著狹窄的柄部具有大約一千個(gè)記錄位點(diǎn)。這些設(shè)備包含 384 個(gè)電極，用于同時(shí)記錄大腦中神經(jīng)元的電活動(dòng)，已成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的游戲規(guī)則改變者。

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