FM脑科学新闻 | 适应新环境的神经基础是什么？前额叶Gamma波有重要作用。电极假体可以给失明患者带来光明吗？

导读：无信号仪器皮皮佳

责编：Zhu Xiao

配音：行者

背景音乐：lovely piano song-Guru

排版：Kino

Nature Neuroscience | 前额叶PV神经元间跨半脑的Gamma同步波支持规则转换学习中的行为调整

生物体在适应变化的环境时，经常会遇到已有的行为策略不再有效的情况，因此它们需要及时停止无效的策略并学习新的策略。在精神分裂症中，这种能力的缺失标志着前额叶功能紊乱，而特殊神经元之间的同步活动则可以使大脑进入一种有活力的状态，并促进行为策略的调整。Vikaas Sohal教授的团队近期发现，在规则转换学习（rule shift learning）中，在左右半球的内侧前额叶皮质（medial prefrontal cortex, mPFC）里的小清蛋白中间神经元（parvalbumin interneuron）会产生Gamma同步波（频率约30-80Hz）来支持行为调整。

该团队设计了巧妙的行为学实验来令小鼠学习“规则转换”，他们先让小鼠在训练中学会将特定的气味与埋在培养基里的食物奖励关联，再把获取奖励的规则改为识别特定的培养基质地，最后观察小鼠在规则转换后的表现，测试小鼠学习新规则的能力。他们发现小清蛋白中间神经元之间的跨半球Gamma同步活动会在小鼠发现旧规则不适用时增强，而当他们用光遗传学手段扰乱Gamma同步后，小鼠便难以学会新规则。因此，他们认为Gamma同步对重新评价外部线索的行为学意义是必不可少的。（导读：无信号仪器）

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41593-020-0647-1

图片来源：https://www.dreamstime.com/closeup-small-vole-mouse-digs-hole-near-grains-rye-field-closeup-small-vole-mouse-digs-hole-near-grains-rye-image102969982

Cell | 定向激活特定的位置细胞能改变小鼠的行为

认知地图（Cognitive map）一直都是海马领域的研究热点，发表在《Cell》上的一篇工作首次通过活体钙成像和单细胞光遗传技术，证实激活特定的位置细胞，能让小鼠产生记忆引导的空间行为变化。作者首先将带有荧光蛋白的病毒注射在小鼠右侧海马区，随后让小鼠在一个虚拟的跑道中探索。跑道分为开始区域（start zone)和奖赏区域（reward zone），作者发现，激活开始区域的位置细胞，能让小鼠出现超速跑的行为，而激活奖赏区域的位置细胞，小鼠则会提前终止任务。此外，这一过程是由位置细胞网络去调节的。这项工作第一次在功能学层面证实了认知地图存在的重要性，为日后的研究带来了新的思路。（导读：皮皮佳）

原文地址：https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(20)31302-7.pdf

图片地址：https://in.pinterest.com/pin/335518240971381405/

Science | 视皮层上的电极假体有望治疗失明

失明影响着全世界四千万人的生活，但是这一疾病目前尚未有明确的治疗手段。于是科学家就想：能在他们的脑内植入神经假体，实现重建功能学视觉的效果嘛？之前有研究将电极放在大脑表面，并施以高电流刺激，结果发现不仅同时能被刺激的电极数目有限，而且电极会激活很区域，空间分辨率低。近期《Science》上的一篇研究，解决了低空间分辨率的问题。他们在猴子V1和V4这两块视皮层植入了有1024个通道的神经假体，并对视皮层进行了电刺激，发现猴子对电极产生的光点幻觉（phosphenes）与被刺激的神经元的实际感受野相匹配。其中，V4的活动成功预测了将在V1产生的光幻觉。他们同时刺激了多个电极，来产生一些视觉图案（如简单的形状、运动或字母），发现猴子能立刻识别出这些图案。这项研究证实了电刺激具有重建功能性视觉的可能性。（导读：皮皮佳）

原文链接：http://science.sciencemag.org/content/370/6521/1191

图片链接：https://kyeye.com/near-or-far-what-does-20-40-vision-mean/

Nature Neuroscience | 前额叶皮层中星形胶质细胞的GABA能信号能维持目标定向行为

星形胶质细胞会与全脑的突触相互作用，并被认作是兴奋性突触传递的调控性元件。但是，关于GABA能中间神经元与星形胶质细胞之间的相互作用对行为的影响，一直都不是很清楚。发表在《Nature Neuroscience》上的一篇文章发现，对内前额叶皮层的星形胶质细胞内的GABAB型受体进行敲除后，改变了low-gamma震荡和皮层神经元的放电特性，最终影响了目标定向性行为。值得一提的是，工作记忆受损是可以通过光遗传激活星形胶质细胞被重建的。此外，研究人员发现，在野生型小鼠内，通过视黑素激活星形胶质细胞，能够提高皮层神经元的放电速率和Gama震荡，并且对认知功能也有促进作用。该工作鉴定了星形胶质细胞是一个控制皮层环路的抑制性中心，为皮层信息处理和目标定向性运动提供了一个全新的通路解释。（导读：皮皮佳）

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41593-020-00752-x

图片链接：https://brainxell.com/cortical-gabaergic-neurons

Neuron | 初级视皮层的去抑制通路

在日常生活中，情境（context）通过影响刺激的显著性来指导我们的感知觉。同样，在视皮层中，神经元对一个特定刺激的响应也受到视觉情境的调节。不过，这背后的机制一直都未被揭示。发表在《Neuron》上的一篇文章通过利用光学记录、操纵和计算建模等方法，发现由表达血管活性肠肽（VIP）和表达生长激素抑制素（SOM）的神经元组成的去抑制通路，能够调节小鼠视皮层的神经元应答，并且这种应答依赖于视觉刺激与刺激周边的差异性。当一个刺激与刺激周边很相似，那么VIP神经元就处于失活的状态，同时SOM神经元会抑制兴奋性神经元的活性。但当刺激与刺激周边差异显著时，VIP神经元就会变得十分活跃，抑制SOM神经元，从而解除其对兴奋行神经元的抑制。该研究为视皮层神经元活性的调节带来了新的思路。（导读：皮皮佳）

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0896627320308916?dgcid=rss_sd_all

图片链接：https://guardian.ng/guardian-woman/everything-begins-with-a-vision/

Current Biology | 幼鱼利用嗅觉躲避盐水

盐度限制了所有水生生物的栖息环境，幼年斑马鱼也不例外。作为地道的淡水鱼，它们无法在高盐环境中生存。因此，研究人员就推测它们的脑内可能存在某些依赖于盐度定位的神经环路。考虑到斑马鱼没有表皮钠离子通道，故它们可能采取了一种人类未知的探测盐分的机制。在该篇研究中，研究人员利用钙成像技术找到了探测盐分的主要嗅觉系统，并明确了一群编码绝对盐度的嗅觉受体神经元。这项工作首次提出幼年斑马鱼拥有嗅觉导航能力，为嗅觉相关的研究带来了新思路。（导读：皮皮佳）

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982220317644

图片链接：https://www.foodnavigator.com/Article/2014/11/25/Quiet-salt-reduction-is-vital-but-gourmet-salt-growth-may-stifle-industry-efforts

FM脑科学新闻 | 如何适应新环境？前额叶Gamma波很重要。电极假体能治愈失明？