如果大脑是我们的地球,那么我们作为居民是个体脑细胞。

正如我们的人际关系和联系可以轻推,推动或大幅移移社会价值观和后果一样,神经元之间的连接形成了主题的复杂网络。你的想法,回忆,行为;您的价值观,世界观,心理健康 - 使您成为您的所有内容,在这些连接中计算并存储在这些连接中,称为突触,这将大脑达到夜空中的数十亿星。

如果连接的所有神经连接的大型快照 - 是您在一个时刻的松散的“复制”,突触是流体表示如何改变和通过时间增长。类似于人类的联系,突触伴有不同的品种,随着年龄的增长而进化。但到目前为止,捕获这些突触如何发生变化,因为我们通过时间几乎是不可能的。

上周,在技术旅游,来自英国,法国和瑞典的欧洲团队,由Seth G.N博士领导。在爱丁堡大学授予,重新定义不可能性一篇论文科学。在不同年龄段的小鼠大脑中凝视着一天,一周,一直到一个老人18个月 - 球队建造了大约5亿突触的地图,概述了他们多元化的分量和数字的时间表有年龄的地区。

如果先前的脑地图是纸张地图或谷歌地图,您可以在一瞬间放大,这支球队的突触地图是纪录片(或医生奇怪的时间石头),允许您滚动并跨越突触。

除了令人惊叹的图像之外,这项工作意味着我们的成长和年龄时揭示了大脑的一些最深刻的秘密。例如,为什么人们一般在童年中发展自闭症,而是在年轻的成年期间精神分裂症?为什么我们的记忆和认知能力随着年龄的增长而逐渐失败?这些答案可能介绍我们的突触如何 - 因此,我们的大脑计算 - 随着年龄的增长。

“大脑是我们在这种细节水平上了解和理解它的最复杂的事情是一步前进,”授予。“我们认为,这些发现将有助于帮助理解为什么大脑在不同生活中患疾病以及大脑如何随着年龄变化的影响。”

突触难题

虽然神经元通常被称为“基本计算单位“大脑的,最近科学家已经开始质疑,如果实际情况实际上是这样的。神经元有点像计算机处理器网络,具有比其他物理部件不同的计算。尽管有这些复杂性,但突触是一个神经元在线上网,与另一个聊天。

突触是一种不断成长、不断变化的装置,能够储存信息,同时改变信息的传递方式。当神经元“连接”到网络时——网络被广泛认为是我们思考方式的硬件基础——它们并没有在物理上相互连接。相反,突触两个神经元之间改变他们将彼此交谈的频率 - 如果上游神经元可靠地将信息转移到其下游合作伙伴,那么两者是“连接”的。如果两个神经元没有形成链接,那么突触就会改变,以减少两个将挂钩的机会。

如果这仍然听起来手波浪,请将突触的突触图片作为两个非常亲密的社区。一个是在上游神经元,另一个在下游。这两个人由间隙 - 一个沟槽或一条河流分开 - 双方都可以将信使送到冒空飞船上,以彼此沟通。每个社区由数百种蛋白质组成。如果有任何野性,它可能导致超过130种不同类型的脑病。

作者解释说,我们已经知道突破突触的“支架”蛋白蛋白蛋白质可能会导致许多大脑疾病,但这些社区如何随着时间的推移而变化是真正神秘的。

大脑的时间地图

在新的研究中,团队建立了鼠标大脑中突触的时间映射,他们称之为“寿命突触体架构”或LSA。该项目是的一部分鼠标寿命突触骨牌地图集,它配备了各种各样的研究人员挖掘,以更好地了解我们的大脑时代随着时间的推移。

幼小小鼠脑突触多样性
一片年轻的老鼠的大脑,突触多样性有限。信誉:甄奎和爱丁堡大学的兄弟格兰特

为了构建其突触时间表,该团队分析了一种转基因小鼠的大脑,其突出的突出蛋白质中具有一些蛋白质的蛋白质。该团队在他们的寿命中挑选了十点,覆盖了新出生于青少年的全球范围到成年人和老人。

在显微镜下,它们基于蛋白质化妆和一般外观,看着整个大脑的不同类型的突触。总的来说,他们发现了37种不同类型的突触来追踪,它分散在109个不同的大脑地区,12个主要的“地区”。

立即,团队在整个寿命中发现了大脑突触群体的戏剧性变化。大规模发言,团队表示,终身的变化有三个阶段。从出生到一个月大,随着大脑设定其计算架构,突触的数量及其复杂性显着增加。在二期,从成年到中年,突触保持相对稳定。最后,在晚年的生活中,他们的数量和尺寸都放下。

成人小鼠脑突触视图
一片成年小鼠的大脑,具有增加的突触密度和多样性。每个彩色点是一个突触,具有相同的颜色,代表相同的突触类型。
信贷:爱丁堡大学塞斯·格兰特

但是,当研究人员探讨更深入时,有趣的部分就来了。每个大脑区域大致是一个单独的状态或国家,其自身的编程和突触时间表在出生后大约三个月后。每个大脑区域而不是突触公民的高原有几个不同的突触变化。

它变得更复杂。在海马内部,大脑区域记录你的生命日常记忆,弥补突触的蛋白质的类型也在寿命范围内变化。这些变化似乎影响了海马的电气,从而影响了计算输出。它有点类似于发现大脑的人口化妆区域发生变化,从而通过几代人的种族和文化规范。

作者所说,大脑突触在空间和时间内变化的方式,可以解释“智力能力,记忆和行为障碍易感性的寿命过渡。”

成人小鼠脑突触连接
成人小鼠的大脑(从侧面)的另一个看法,展示了各种各样的突触。
信誉:甄奎和爱丁堡的托斯·格兰特大学

我们都改变了

在某种程度上,也许这些结果并不令人惊讶。我们都改变了- 我们生活在我们生活的不同阶段有些不同的人。

然而,我们可以卓越的是,我们可以将这些变化作为实际脑内的物理实施例捕获。作者表示,突触变化突变脑网络,这可能与“人类行为的终点函数中描述的认知函数轨迹”有关。你不是你的连接;您的生活故事是用弥补Connectome的突触的变化编写的。

通过探测我们思想的物理构建块,该研究提供了一种帮助别人的工具,在不同类型的突触上帮助别人。为研究人员提供自由提供的资源,开辟了在引人注目的细节中建造纪录片的大门;我们现在已经离开了大脑映射的时代,我们只能及时看冻结框架。

横幅图像信用:甄奎和爱丁堡大学的Seth Grant

Shelly Xuelai Fan是一个神经科学家转向科学作家。她在不列颠哥伦比亚省大学的神经科学中完成了博士学位,在那里她开发了新的神经变性治疗方法。在研究生物脑的同时,她对AI和所有东西都很着迷。毕业后,她搬到了UCSF,研究了恢复老年大脑的基于血液的因素。她是 ...

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