大腦是如何運(yùn)作的仍然是個(gè)謎:科學(xué)家甚至不確定大腦中有多少種神經(jīng)細(xì)胞。要知道大腦是如何工作的，他們不僅需要知道神經(jīng)細(xì)胞的類型，還需要知道它們是如何協(xié)同工作的。索爾克研究所(Salk Institute)的研究人員離解開這個(gè)黑匣子又近了一步。

利用先進(jìn)的視覺和基因技術(shù)，研究小組在視覺皮層中發(fā)現(xiàn)了一種新的神經(jīng)細(xì)胞亞型。該小組還詳細(xì)描述了新細(xì)胞和兩個(gè)類似的神經(jīng)元如何處理圖像并連接到大腦的其他部分。學(xué)習(xí)大腦如何在如此詳細(xì)的層面上分析視覺信息，也許有一天會(huì)幫助醫(yī)生理解精神分裂癥和自閉癥等疾病的構(gòu)成要素。

Salk教授Edward Callaway說，他是12月6日發(fā)表在《神經(jīng)元》雜志上的論文的資深作者。

解開大腦的詳細(xì)工作機(jī)制一直是一項(xiàng)進(jìn)展緩慢的挑戰(zhàn)。歷史上，科學(xué)家們用染色來證明不同的神經(jīng)元有不同的形狀，可能是不同類型的細(xì)胞。然而，大腦中神經(jīng)元類型的真實(shí)數(shù)量仍然是個(gè)謎。Callaway將解開神經(jīng)元連接和功能的任務(wù)比作情報(bào)監(jiān)視。二十年前,技術(shù)跟蹤各種大腦神經(jīng)元之間的連接是一樣復(fù)雜的拍攝一組人在一個(gè)城市的角落在手機(jī):每個(gè)人在說到另一個(gè)地方,但是談話的另一端的人可能是一個(gè)街區(qū),或全國。談話的內(nèi)容是無法推斷的。

Callaway說:“就像手機(jī)通話一樣，每一種類型的神經(jīng)元只與特定類型的神經(jīng)元相連，但它可能是大腦中其他任何地方的細(xì)胞。”他說，過去五年開發(fā)的新的小鼠模型和其他技術(shù)提供了像電話竊聽監(jiān)控一樣強(qiáng)大的繪圖工具，讓科學(xué)家能夠追蹤“神經(jīng)元類型是什么，哪些細(xì)胞類型在相互交談，以及它們?cè)谡務(wù)撌裁?rdquo;。

在他們的新論文中，Callaway和他的同事們通過在動(dòng)物模型中有選擇地對(duì)特定的細(xì)胞類型進(jìn)行基因操作，來可視化不同類型神經(jīng)元特有的大小、形狀和電活動(dòng)，從而解決了這些問題。

研究小組研究的這三種神經(jīng)元類型是一種更大的神經(jīng)元分類——興奮性錐體神經(jīng)元(以其形狀命名)——的一部分，在整個(gè)大腦皮層發(fā)揮著重要作用。盡管所有的實(shí)驗(yàn)都是在小鼠的視覺皮層中進(jìn)行的，但在包括人類在內(nèi)的許多動(dòng)物的大腦中，同樣的神經(jīng)元細(xì)胞類型可能存在并發(fā)揮著類似的作用。

以前，人們沒有很好的工具來標(biāo)記或觀察清醒小鼠大腦中特定的錐體細(xì)胞類型。但是使用這種先進(jìn)的視覺技術(shù)，我們可以看到細(xì)胞的活動(dòng)，以及每種細(xì)胞類型可能如何為不同的目的處理不同種類的信息。

索爾克大學(xué)的科學(xué)家們使用特殊的成像技術(shù)，展示了這三種細(xì)胞類型是如何以及在什么時(shí)候被激活的，以應(yīng)對(duì)展示給一只活老鼠的不同圖像。為了追蹤新細(xì)胞的神經(jīng)回路，研究小組使用了Callaway實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的一種改良的狂犬病病毒方法，來繪制這三種神經(jīng)元類型與大腦其他部分細(xì)胞之間的聯(lián)系。

兩種成像測(cè)試的結(jié)合描繪了不同神經(jīng)元的功能。

在視覺測(cè)試中，對(duì)精細(xì)的空間信息敏感的兩種神經(jīng)元類型也被映射到負(fù)責(zé)分析各種信息的大腦區(qū)域。同樣的，在視覺測(cè)試中對(duì)方向和速度做出反應(yīng)的神經(jīng)元，在狂犬病圖譜實(shí)驗(yàn)中與大腦的不同部位連接的方式也不同。

“一種特定的細(xì)胞類型對(duì)快速移動(dòng)的刺激做出反應(yīng)，這不是偶然的，因?yàn)檫@些神經(jīng)元連接到大腦中負(fù)責(zé)控制眼球運(yùn)動(dòng)的部分，”Callaway說。輸出與電路的功能相匹配。

Callaway預(yù)計(jì)未來的實(shí)驗(yàn)可能會(huì)確定這些神經(jīng)元更多的功能。

Callaway說:“現(xiàn)在我們對(duì)這些神經(jīng)元有了這樣的了解，這就引出了關(guān)于神經(jīng)元在做什么的新假設(shè)和新想法。”“我們可以用這些細(xì)胞類型建立新的實(shí)驗(yàn)，看看它如何改變老鼠的行為。”

了解細(xì)胞類型在不同環(huán)境下的聯(lián)系和功能，最終可以幫助解釋自閉癥和精神分裂癥等各種情況下的問題所在。

Callaway補(bǔ)充說:“我們研究的大腦部分是視覺皮層，但是我們所觀察的細(xì)胞類型也存在于大腦皮層的其他部分，比如涉及運(yùn)動(dòng)或認(rèn)知功能的區(qū)域。”