Neue Gehirnkarten Erfassen Sie das Erziehungsverhalten in lebendigen Schnappschüssen

Die Bereiche, die in diesem Schnappschuss der Großhirnrinde in weiß und gelb beleuchtet sind, repräsentieren Neuronen, die mit den Whiskern einer Maus assoziiert sind, die aktiviert werden, wenn die Maus eine neue Umgebung erforscht.

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung des Labors für Gehirnentwicklung und -reparatur an der Rockefeller University

Kürzlich wurde die Bildgebung des Gehirns auf Kodachrome-Art lebendiger. Forscher der Rockefeller University in New York kündigten diese Woche eine revolutionäre Neuroimaging-Technik an, mit der sie farbenfrohe Schnappschüsse erstellen können, die den gesamten Hirnrinde eines Mausgehirns in einem einzigen Bild erfassen.

Diese State-of-the-Art-Bilder des Gehirns sind wegweisend von einem neurowissenschaftlichen Blickpunkt … Sie sind auch sehr angenehm für das Auge. Meiner Meinung nach würden riesige Gemälde dieser faszinierenden Bilder im Museum of Modern Art (MoMA) nicht fehl am Platz erscheinen. Ich persönlich war begeistert, diese Bilder aus Rockefeller zu sehen, weil meine Mutter in den 1960ern mit René Dubos zusammengearbeitet hat, als er an ihrem Institut war und sein mit dem Pulitzerpreis ausgezeichnetes Meisterwerk So Human an Animal schrieb .

Die neue, innovative Bildgebungsmethode von Rockefeller heißt "ClearMap" und ist in der Lage, dynamische Momentaufnahmen zu erstellen, die alle aktiven Neuronen im Gehirn zu einem bestimmten Zeitpunkt repräsentieren. Gegenwärtig nutzen Forscher von Rockefeller und der Harvard University ClearMap, um Gehirnregionen zu untersuchen, die am elterlichen Verhalten beteiligt sind.

ClearMap macht Schnappschüsse vom gesamten Hirnrinde

Bis jetzt haben sich Neurowissenschaftler auf Bildgebungswerkzeuge verlassen, die nur einen sehr kleinen Ausschnitt des Säugetiergehirns (weniger als einen Kubikmillimeter) genau betrachten können oder einen verschwommenen Blick auf einen größeren Gehirnbereich haben. Was diese neue Technik bahnbrechend macht, ist, dass die Forscher von Rockefeller eine Methode entwickelt haben, die das Beste aus beiden Welten vereint. . . ClearMap erfasst eine detaillierte Momentaufnahme der globalen Aktivität und erstellt einen Atlas des gesamten Mausgehirns.

• Dein Gehirn, dein Darm und ein Bewahrer
• Bestandsaufnahme: Suppe zur Heilung von Körper, Geist, Stimmung und Seele
• Die Vorteile der Meditation beweisen
• Reiten Sie Ihre Welle zum Paradiesstrand
• Die Vision der Hunger Games für die Zukunft

Die neue Methode wird in einem Bericht vom Mai 2016, "Mapping of Brain Activity durch automatisierte Volumenanalyse von Immediate Early Genes" beschrieben, der online im Journal Cell erscheint .

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung des Labors für Gehirnentwicklung und -reparatur an der Rockefeller University

Diese Forschung fand im Labor von Marc Tessier-Lavigne, Professor des Laboratoriums für Gehirnentwicklung und -reparatur, und derzeit Präsident der Rockefeller University statt. In einer Stellungnahme erklärte Tessier-Lavigne: "Das Gehirn der Maus enthält Millionen von Neuronen, und ein typisches Bild zeigt die Aktivität von etwa einer Million Neuronen. Der Zweck der Technik ist es, unser Verständnis davon zu verbessern, wie das Gehirn funktioniert. "

Eliza Adams, eine Doktorandin im Labor von Tessier-Lavigne und Co-Autorin der Studie, fügte hinzu: "Aufgrund der Natur unserer Technik können wir die Aktivität des lebenden Gehirns im Laufe der Zeit nicht visualisieren – wir sehen nur Neuronen, die zu der bestimmten Zeit aktiv sind wir haben den Schnappschuss gemacht. Aber was wir bei diesem Kompromiss gewinnen, ist eine umfassende Sicht auf die meisten Neuronen im Gehirn und die Fähigkeit, diese aktiven neuronalen Populationen zwischen Schnappschüssen auf robuste und unvoreingenommene Weise zu vergleichen. "

• Sind Sie auch viel besser als andere Menschen?
• Die Trance durchbrechen
• Der Baby-Boomer Kiss-Off
• Das klebrige (Dating) Problem: Trägheit, Lock-in und gesunkene Kosten
• Sommerlesung für die Psychologisch Minded

Obwohl jeder Snapshot der Gehirnaktivität in der Regel mindestens eine Million aktive Neuronen enthält, können die Forscher relativ schnell Datenmengen durchforsten, indem sie in einer Diashow einen Schnappschuss mit dem nächsten vergleichen. Indem die Neuronen, die in beiden Momentaufnahmen aktiv sind, eliminiert werden, können die Forscher herausfinden, welche Neuronen in jedem einzelnen Zustand aktiviert sind.

Beobachten und Testen Wie das elterliche Gehirn funktioniert

Gegenwärtig besteht der Hauptzweck dieses Bildgebungswerkzeugs darin, den Forschern zu helfen, Hypothesen über die Gehirnfunktion zu erstellen, die später in anderen Experimenten zum Verhalten der Eltern getestet werden können. Mithilfe der neuen ClearMap-Technik haben die Forscher der Rockefeller University in Zusammenarbeit mit Catherine Dulac und anderen Wissenschaftlern der Harvard University beobachtet, welche Gehirnregionen während der elterlichen Erziehung aktiviert werden.

Die Forscher fanden heraus, dass, wenn eine erwachsene Maus auf einen Welpen trifft, eine Region des Gehirns, von der bekannt ist, dass sie während der Erziehung aktiv ist – der mediale präoptische Kern oder MPO – leuchtet. Sie bemerkten jedoch auch, dass immer dann, wenn der MPO-Bereich aktiviert wird, die neurale Aktivität in der kortikalen Amygdala geringer ist.

Die Amygdala hat viele Funktionen, wird jedoch weithin als ein Bereich angesehen, der aversive angstbasierte Reaktionen verarbeitet. Interessanterweise fanden die Forscher heraus, dass die Amygdala direkt mit der "Erziehungsregion" der MPO verbunden ist. In einer Stellungnahme erklärte Studienautor Nicolas Renier diese Verbindung,

"Unsere Hypothese ist, dass Erziehungsneuronen die Aktivität in der Angstregion bremsen, was aversive Reaktionen der Mäuse auf Welpen unterdrücken könnte. In der Tat neigen Mäuse, die aggressiv gegenüber Jungtieren sind, dazu, mehr Aktivität in der kortikalen Amygdala zu zeigen. Um diese Idee zu testen, ist der nächste Schritt, die Aktivität dieser Gehirnregion zu blockieren, um zu sehen, ob dies die Aggression der Mäuse reduziert. "

Obwohl es sich um reine Spekulationen handelt, könnte man vermuten, dass diese Entdeckung dazu beitragen könnte, die neurobiologischen Wurzeln von lieblosen Müttern und abwesenden Vätern zu erklären. Vielleicht sind Menschen mit einer atypischen Gehirnverbindung zwischen MPO und Amygdala biologisch nicht fest verdrahtet, um ihre Kinder zu ernähren? Es wird interessant sein zu sehen, ob die zukünftige Forschung mit ClearMap zu Interventionen führt, die die Eltern-Kind-Bindung in Situationen fördern können, in denen angeborene biologische elterliche Mechanismen schief gehen.

Die ClearMap-Technik hat jedoch weitreichende Auswirkungen, als einfach nur zu schauen, welche Gehirnbereiche der Maus in verschiedenen Situationen aktiv sind. Diese neue Technik kann auch verwendet werden, um die Gehirnaktivität als Antwort auf jede Art von biologischer Veränderung abzubilden. Dies könnte beinhalten: Testen der Wirksamkeit eines Medikaments; Überwachung der Ausbreitung von Krankheiten; oder sogar den Entscheidungsprozess im Gehirn zu erforschen. "Sie können die gleiche Strategie verwenden, um alles, was Sie wollen, im Gehirn der Maus abzubilden", sagt Renier.

Fazit: Mäuse Gehirne halten viele Hinweise für das Verständnis der menschlichen Gehirne

Diese neue Methode der Gehirnkartierung ist besonders wichtig, weil das Gehirn der Maus und das menschliche Gehirn überraschend ähnlich sind. Tatsächlich sind die Gene, die für den Aufbau und den Betrieb des Gehirns der Maus und des menschlichen Gehirns verantwortlich sind, zu 90% identisch. Daher ist das Mapping des gesamten Mäusegehirns in einem einzigen Schnappschuss ein leistungsfähiges Werkzeug zum Identifizieren der neuronalen Mechanismen menschlichen Verhaltens und zum Entschlüsseln der Geheimnisse der menschlichen Neuropsychologie.

ClearMap ist eine potenziell revolutionäre Bildgebungs-Technologie, die der Menschheit in naher Zukunft nutzen könnte. Bleiben Sie dran für mehr über dieses spannende Thema!

© 2016 Christopher Bergland. Alle Rechte vorbehalten.

Folge mir auf Twitter @ckbergland für Updates zu den Blog-Beiträgen des Athleten .

Der Athlet's Way ® ist eine eingetragene Marke von Christopher Bergland.