教授领导的研究小组TAKUMI Toru神户大学医学院毕业的(高级访问科学家京生物系统动力学研究中心)已经确定了的社会细胞的大脑相关的社会行为。这些细胞被发现通过使用microendoscope Ca进行成像。
预计,进一步的研究将阐明神经网络社会行为的决策。这些研究发现发表在《华尔街日报》吗公共科学图书馆生物学9月21日。
要点
- 使用microendoscope,研究小组发现社会细胞在小鼠的脑岛叶皮质与社会行为有关。
- 岛叶皮质充当社会和情感模块之间接口的“社会决策网络”。
- 众所周知,岛叶皮质是改变在各种神经精神障碍等精神分裂症和自闭症。这项研究的结果提供深入的社会功能在细胞水平上的岛叶皮质
研究背景
社会距离是一种被认可的方法来防止广泛的小说冠状病毒感染。据说两米的物理距离是必要的,以防止病毒传播。人们之间的距离,如何与社会交往和社会相互作用决定?
这种社会行为是一个复杂的行为模式组成的“感官输入”,“内部状态”和“决策跨阶段的的感觉处理”到“行为修正”。行为模式序列始于个人使用多通道感知线索(如视觉、嗅觉、听觉、和触摸)对另一个个体处理信息。这些信息然后引用对(社会)内部状态(如动机、兴奋,情感拦截,内存)和行为是决定(例如,调查,交配,咄咄逼人,培养,或支配行为)。
据悉,等的大脑区域杏仁核、垂体、中脑和前额皮质参与社会行为。然而,这些区域的详细的神经网络尚未清楚,特别是在细胞水平上。
方法来映射神经活动在整个大脑发达。这些包括功能磁共振成像和映射即早期基因的表达,如c-fos。此外,特定的神经网络地区自由移动的老鼠进行监测方法包括光纤光度法、和Ca使用微型荧光显微镜成像进行贴在啮齿动物的头(本研究),除了与双光子显微镜进行观察小鼠头部固定到位。
研究方法和结果
测试鼠标是放置在一个“笼子”,其行为对一个陌生人鼠标(以前从未接触)或一个静态的对象放置在同一个笼子里观察。的持续时间和频率测试鼠标鼠标和陌生人之间的相互作用明显大于测试鼠标的交互与静态对象。测试鼠标显示社会行为,包括接触鼻子,身体和肛门的陌生人鼠标。
研究小组将Ca指示器(GCaMP)注射到老鼠的岛叶皮质使用腺相关病毒载体。接下来,GRIN透镜是插入到agranular岛叶皮质(AI)。这使研究小组使用Ca通过小型荧光显微镜成像进行固定到每个老鼠的头记录的神经活动自由移动的老鼠。
细胞的录音九老鼠的神经细胞(神经元)进行分析。通过这个分析,确定了两种类型的神经元;Social-ON细胞,激活与社会互动,和Social-OFF细胞活跃在没有社会上的相互作用。总共有737个神经元,Social-ON细胞占22.8%(168个细胞)和社会细胞占1.4%(10细胞)。测试鼠标静止在社会互动时,60.1%的168年Social-ON细胞活跃。另一方面,7.1%的人在社会互动活跃当鼠标移动。此外,活跃的百分比Social-ON细胞测试鼠标与不同类型的与陌生人接触鼠标(面对面接触:35.7%的Social-ON细胞活跃,接触身体:20.2%,和接触肛门:5.4%)。
接下来,进行不同的测试,一只老鼠被放置在一个矩形腔,与两个小分裂部分(a和B分别节)两端(参见图3)。为控制实验中,A和B部分是空的。第一个互动实验,一个静态的对象被放置在部分和一个陌生人鼠标放置在b .第二部分交互,对象和陌生人鼠标的位置正好相反。
在每个实验中,四分钟的测试观察老鼠的行为和社会互动的持续时间的差异(接触)为每个实验研究。在控制实验中,没有差别部分A和b之间的时间然而,在第一次和第二次互动实验,测试鼠标有一个更长的接触时间的部分包含了陌生人的鼠标。
此外,研究人员能够识别Social-ON细胞(这对陌生人鼠标)的存在和Social-OFF细胞(不活跃时期社会互动)通过分析神经元内的人工智能。
这些细胞对陌生人老鼠,不管是否放置在部分A或B。
进一步的研究
岛叶皮质在解剖学上是位于多通道感知社会线索融入社会决策网络,它由“网络社会行为”和中脑边缘系统。本研究成功地直接观察人工智能活动在社会互动在单个细胞水平,提供新的见解岛叶皮质的细胞基础的社会功能。换句话说,研究人员发现大量的Social-ON细胞和少数Social-OFF细胞证明反对在社会交往活动。进一步的研究来识别和操作的活动Social-ON和Social-OFF细胞的投影目标预计它们在电路层面推进我们的理解。
此外,这一发现对于人工智能的特点意味着岛叶皮质神经元可以诱导自底向上流程,以应对突出的刺激(强烈的感官刺激)。这个结果符合知识积累到目前为止关于如何岛叶皮质充当社会和情感模块之间接口的“社会决策网络”。
此外,众所周知,岛叶皮质的结构和功能改变在各种神经精神疾病如精神分裂症和孤独症。这项研究的结果提供深入的社会功能在细胞水平上的岛叶皮质。接下来,将进行进一步分析使用这些神经精神疾病的动物模型。
