Таламус является «большой центральный вокзал» за сенсорную информацию, поступающую в наш мозг. Почти все зрение, слух, вкус и осязание мы воспринимаем путешествия в коре нашего мозга через таламус. Он предположил, что таламус играет важную роль в само сознание. Не только сенсорную информацию, проходят через таламус, это тоже обработаны и преобразованы в таламус так наши коры может лучше понять и интерпретировать эти сигналы из окружающего нас мира.
Один мощный тип трансформации исходит от взаимодействия между возбуждающими нейронами, которые несут данные в неокортекс и тормозных нейронов ретикулярного ядра таламуса, или трн, которые регулируют поток данных. Хотя ВСН уже давно признан важным, гораздо меньше было известно о том, какие клетки находятся в ВСН, как они устроены и как они функционируют.
Теперь в статье, опубликованной в журнале Природа решает эти вопросы. Исследователей под руководством автора Скотт Крукшенк, д. м. н., и соавторы Роза И. Мартинес-Гарсия, К. т. н., Беттина Волкера, доктор философии, и Барри Коннорс, доктор, показывают, что в соматосенсорной части РНН делится на два функционально различных компонентов. Каждый из них имеет свои собственные типы генетически определенными нейронами, которые топографически отделены, физиологически различны и взаимно соединить с независимыми ядрами таламокортикальных через динамически Дивергент синапсов.
«Эти результаты обеспечивают фундаментальные выводы о том, как подсетями РНН нейронов может дифференцированно процесс различных классов таламуса информации», — сказал Крукшенк. «Генетические различия, добавить некоторое волнение к нашим основным результатам, потому что они позволят новые мощные оптогенетики и chemogenetic стратегий для исследования поведенческих и перцептивных функций этих компонентов РНН. Долгосрочной целью для многих из нас, работающих в этой области, чтобы узнать, как РНН управляет информационным потоком и коры головного мозга, направляя внимание на важные раздражители и подавление отвлекающих факторов. Если такое понимание есть в конечном счете достигнута, он мог бы помочь прояснить, как осознание теряется при виде эпилепсии-Эпилепсия отсутствия … что критически предполагает РНН».
Крукшенк является ассистентом профессора в Университете штата Алабама в отделе нейробиологии Бирмингем. Экспериментальная работа проводилась в Университете Брауна, Провиденс, Род-Айленд, где Крукшенк был профессором трек До прихода в ЗАО в ноябре прошлого года.
В некоторые исследования информацию, ученые впервые обнаружили, что соматосенсорная трн имеет два набора нейронов. В центральном ядре РНН являются нейроны, которые выражают calbindin белка и мРНК. Это ядро окружено оболочкой из нейронов, которые выражают соматостатин белка и мРНК.
Есть также две соматосенсорные ядра таламокортикальных-то есть, ядра, которые передают сенсорную информацию от таламуса к неокортексу. Одним из них является первого порядка вентрального ядра кзади, или ВП, а другая-высшего порядка кзади ядра медиального таламуса, или пом. Эти два ядра отправки информации для различных целей неокортекса, а так же отправить коллатеральных аксонов в РНН. Так, исследователи стремились выяснить организацию таких схем, сосредоточившись на том, как первого порядка и высших порядков ядер таламокортикальных связь с двумя подтипами РНН нейронов. «Это важно, чтобы понять таламуса обработки информации», — сказал Крукшенк.
Крукшенк и его коллеги использовали канальный родопсин-желтый флуоресцентный белок антероградной метод трассировки из ВП или пом на карте свой вклад в РНН. Они нашли Старк анатомическое разделение прогнозы, что в соответствие с сегрегацией РНН типы клеток — ВП аксоны сильные синаптические связи с клетками в calbindin-центральная зона РНН; пом аксоны synapsed с клетками вдоль соматостатин-плотные края. Сегрегированный прогнозы в основном были взаимными, то есть два РНН типов клеток, преимущественно ингибируют же ядер таламокортикальных, что их прогнали.
Затем ученые показали, что суб-схем трн было функционально различных физиологических механизмов, которые приводят к определенным обработки. «Наши эксперименты показали, что для центральных и краевых ячеек дифференцированно превратить их родной возбуждающих таламических входов на отдельные пики выходов через различия в динамике их синаптических входов и их внутренней burstiness», — сказал Крукшенк. «Мы были заинтригованы, что варианты ответов РНН, казалось, соответствуют типам информации, которую несет в два суб-схем. Основной центральный клеток была сильная, но преходящая спикинг-идеально подходит для обработки дискретных сенсорных событий. Края ответы клетки были более стабильной и устойчивой — согласуются с физически распределенной высшего порядка сигналов, интегрированных из разных источников.
Когда исследователи посмотрел на визуальный рят, они нашли суб-цепи похожи на соматосенсорной РНН. Это, в свою очередь, предполагает, исследователи говорят, что основное центральное ядро — в окружении высших порядков краевые нейроны — может быть распространен мотив РНН.
Выводы оспорить давнюю гипотезу о способе РНН реализует свою роль в качестве привратника информационного потока. «Предполагается, что ингибирующее перекрестных помех между различными таламуса цепи могут позволить им регулировать другом месте,» сказал Крукшенк. «Однако резкое и взаимной сегрегации компонентов мы наблюдали, свидетельствует о том, что intrathalamic перекрестные помехи могут играть второстепенную роль и, возможно, мы должны искать другие механизмы для кросс-системы регулирования».
«Эта работа Скотта Крукшенк отделяет иначе перемешаны мешок нервных клеток в элегантный суб-контуров, обслуживающих различные функции с различными свойствами и прогнозы», — сказал Крэйг Пауэлл, д. м. н., профессор кафедры нейробиологии в UAB. «Полученные результаты помогают нам лучше понять, как различные типы сенсорных входов обрабатываются мозгом. РНН-это ключевой регион мозга отвечает за припадки проявляются в детстве называют абсансы, поэтому эта работа может помочь определить романные терапии для этого детская эпилепсия что общего у неврологических нарушений и является направлением Международный научно-исследовательский центр очаровательный в ЗАО».
Пришла поддержка из Национального института здравоохранения грантов NS100016 и GM103645, и Национальный научный фонд гранты 1738633, 1058262 и 1632738.