顶刊解读

《Nature》亮点:双光子成像揭示学习过程中的神经元可塑性

来源: Nature发布于: 2024-07-15查看原文 →

研究挑战

在复杂的活体大脑环境中,如何实现对单个神经突触级别结构在学习过程中的长期、高分辨率追踪,是理解记忆形成物理基础的关键瓶颈。

解决方案

研究采用双光子激光扫描显微镜,结合稳定的颅窗技术和遗传编码的荧光探针,对小鼠大脑皮层特定神经元的树突棘进行长达数周的反复成像。

核心成果

  • 成功记录了学习任务前后,特定树突棘的生成、消除与稳定过程。
  • 首次在活体中证实,新形成的持久性突触是记忆编码的结构基础。
  • 为研究神经退行性疾病中的突触丢失提供了强大的活体观察范式。

研究背景与科学挑战

记忆的形成被认为与神经元之间连接的强度和结构变化有关,即突触可塑性。然而,在活体动物进行学习的真实过程中,直接观察到这些微小的结构变化一直是一项巨大的技术挑战。本研究旨在填补这一空白。

双光子显微镜下的神经元活动
双光子显微镜下的神经元活动

核心技术与实验设计

本研究的核心在于双光子成像技术的应用,其具备的深层组织穿透能力和较低的光毒性,是长期活体成像的理想选择。研究团队通过手术在小鼠颅骨上安装了一个透明窗口,使其可以直接观察大脑皮层的神经元...

“我们的结果表明,运动技能学习能够诱导新的、稳定的树突棘形成,这些树突棘构成了运动记忆的持久物理痕迹。” - 原文结论

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