Ein neues Fenster in Makaken verbindungen im Gehirn
Wissenschaftler können jetzt sehen, wie die beiden Seiten des lebenden Gehirns spiegeln sich gegenseitig: durch eine neue Kombination-imaging-Technik. Die Methode, genannt „opto-OISI“ nutzt sich schnell entwickelnden high-resolution optical technologies zu helfen, den Sinn der Billionen von verbindungen im Gehirn. Veröffentlicht am April 23 in der open-access-journal Scientific Reports, die Studie erlaubt es uns, zu sehen, wie Leben Affen Gehirne verdrahtet sind, in einer Weise, die zuvor nur zugänglich mit invasiven Methoden oder post-mortem-Proben.
onnects Hirnareale zusammen ist der Schlüssel zur Entschlüsselung der Ketten von Signalen, die dazu beitragen, die komplexen Funktionen des Gehirns. Zum Beispiel, im Falle der vision, wissen wir, was sehen wir auf unserer linken Seite ist, verarbeitet die Rechte Hemisphäre des Gehirns, während das, was wir sehen, auf der rechten Seite verarbeitet die linke Hemisphäre. Nur wenn die beiden Hälften können „sprechen“ miteinander tun, bekommen wir eine vollständige visuelle Wahrnehmung der Welt. „Auspacken eine komplexe kognitive Funktion, wie eine vision in den Aktivitäten der einzelnen Neuronen und deren verbindungen oder schaltungen, erfordert eine hoch auflösende Methode, die ist, warum wir kombiniert die Leistung von optischer intrinsische signal-imaging (OISI) mit der genetischen targeting-angeboten, die optogenetik“, sagt führen Autor Yu Nakamichi des RIKEN Center for Brain Science. Opto-OISI ermöglicht verbindungen zwischen Hirnarealen zugeordnet werden, der Punkt-zu-Punkt, während die Aktivität an beiden enden können aufgezeichnet und analysiert werden, die für die funktionale Korrespondenz, wie eine Echtzeit-GPS kombiniert mit einer Aufzeichnung von live-chatter zwischen den Neuronen.
Die Forscher untersuchten die macaque visual cortex, die an der Rückseite des Gehirns, wo die linken und rechten Hemisphären voneinander getrennt sind. Sie erste optogenetically angeregt, eine „source“ – Bereich in der rechten Hemisphäre mit einem Strahl von Licht und dann beobachtet, wie die linke Hemisphäre ‚target‘ – Bereich mit OISI. „Der Vorteil dieser kombinierten Methode ist die präzise Ausrichtung der Neurone, die aus lichtempfindlichen durch optogenetik, ohne irgendwelche Vermutungen darüber, wo Sie angeschlossen werden könnte“, sagt Nakamichi, „Wir wissen von Anatomie und Elektrophysiologie, dass die linken und rechten Hemisphären sind verbunden durch das corpus callosum, aber jetzt können wir sehen, wie genau die zwei Seiten die sich gegenseitig spiegeln.“ Die neue Methode erlaubt es diese, ohne irgendwelche Annahmen über die retinotopie — die Karte, die visuelle Welt, die im Einklang von Auge zu Gehirn.
Die Ergebnisse, die wiederholbar über Experimente und über zahlreiche Affen, zeigen, dass die verbindungen zwischen den Hemisphären haben Punkt-zu-Punkt-Präzision. Da diese Ergebnisse wurden auch geprüft mit dem eher traditionellen, aber auch mehr invasive, Methode der Elektrophysiologie, opto-OISI erscheint, um eine verlässliche, hochauflösende alternative zur Bildgebung im lebenden Gehirn. „Auch in der gut verstanden visuellen cortex, die wir tatsächlich entdeckt verbindungen zwischen den Hemisphären, die wir vorher nicht sehen konnte mit anderen Methoden“, sagt Nakamichi. Nun, opto-OISI Technik validiert wurde, werden im visuellen cortex, der wirkliche nutzen bei der Aufdeckung von verbindungen in und über andere Regionen des Gehirns, die weniger klar strukturiert sind und die verantwortlich sind für die weitere kognitive Arten der Verarbeitung, wie die Gesichtserkennung.
