解密视觉皮层神经元的“社交圈”:小鼠大脑如何分工合作

B站影视 内地电影 2025-05-21 14:45 1

摘要:想象一下,大脑就像一个超级繁忙的社交网络,不同类型的神经元就像性格各异的朋友。最近科学家们发现,其中一类叫Sst的"刹车型"神经元(专门抑制其他神经元活动)其实还分好几个"小团体",每个团体都有独特的"社交方式"。

想象一下,大脑就像一个超级繁忙的社交网络,不同类型的神经元就像性格各异的朋友。最近科学家们发现,其中一类叫Sst的"刹车型"神经元(专门抑制其他神经元活动)其实还分好几个"小团体",每个团体都有独特的"社交方式"。

为什么要研究这个?
大脑的聪明不仅取决于有多少神经元,更取决于它们怎么连接。就像朋友之间不同的相处方式会影响整个朋友圈的氛围,这些"刹车神经元"如何连接其他细胞,决定了大脑信息处理的精细程度。过去我们知道这些细胞有很多种类,但一直不清楚它们具体怎么"交朋友"。

图1:电子显微镜(EM)与Patch-seq流程及形态学的比较

图2:MET类型神经元的输出突触及髓鞘化情况

科学家用了什么黑科技?
研究团队结合了两种高端技术:

"细胞身份证扫描"(Patch-seq):同时记录细胞的形状、基因活动和电信号

"纳米级3D拍照"(电子显微镜):能看到神经元之间微小的连接点(突触)

通过分析超过40种细胞形状特征,他们发现不同基因类型的Sst细胞确实有独特的"外貌特征",就像不同性格的人有不同的穿衣风格。

图3:MET类型神经元及其突触后靶细胞的成对连接关系探索

发现了哪些有趣的"社交模式"?

MET-8型:像热情的社交达人,喜欢密集地连接特定区域(L4层)的细胞,形成大量连接点

MET-4型:像稳重的长者,连接范围广但比较均匀,轴突(神经纤维)包着厚厚的"绝缘皮"(髓鞘)

MET-6型:介于两者之间,主要形成一对一连接,但对某些特定细胞也会"重点关照"

图4:包含Patch-seq与EM多模态数据的MET类型综合视图

这些发现有什么用?
就像了解社交网络的结构能帮助我们优化信息传播,理解这些神经元的"社交规则"有助于:

揭示大脑处理视觉信息的精细机制

为治疗相关脑疾病(如自闭症、精神分裂症)提供新思路

启发更接近人脑的人工智能设计

通俗比喻版总结:
如果把大脑皮层比作一个公司,Sst神经元就像各部门的"监督员"。现在我们发现,这些监督员其实分好几个"派系":有的喜欢紧盯某个小组(MET-8),有的全面巡查但点到为止(MET-4),还有的专门监督特定项目(MET-6)。这种精细分工可能就是大脑能高效处理海量信息的秘密之一。

这项研究登上了顶级期刊《自然》,为破解大脑的"社交密码"迈出了重要一步。未来,科学家们计划继续破译其他类型神经元的"交友法则",最终绘制出完整的大脑"社交图谱"。

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08805-6

参考文献:

Gamlin CR, Schneider-Mizell CM, Mallory M, Elabbady L, Gouwens N, Williams G, Mukora A, Dalley R, Bodor AL, Brittain D, Buchanan J, Bumbarger DJ, Joyce E, Kapner D, Kinn S, Mahalingam G, Seshamani S, Takeno M, Torres R, Yin W, Nicovich PR, Bae JA, Castro MA, Dorkenwald S, Halageri A, Jia Z, Jordan C, Kemnitz N, Lee K, Li K, Lu R, Macrina T, Mitchell E, Mondal SS, Mu S, Nehoran B, Popovych S, Silversmith W, Turner NL, Wong W, Wu J, Yu SC, Berg J, Jarsky T, Lee B, Seung HS, Zeng H, Reid RC, Collman F, da Costa NM, Sorensen SA. Connectomics of predicted Sst transcriptomic types in mouse visual cortex. Nature. 2025 Apr;640(8058):497-505. doi: 10.1038/s41586-025-08805-6. Epub 2025 Apr 9. PMID: 40205210; PMCID: PMC11981948.

编译作者:zouki(brainnews创作团队)

校审:Simon(brainnews编辑部)

来源:小周的科学讲堂

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