2015诺贝尔奖报告大脑位置细胞的发现讲解课件.ppt

Where am I?How can I find my direction? John O’Keefe Discovered the Brains Positioning System 发现构成大脑定位系统的细胞 1971年，他发现当一只老鼠在一个房间里的某个位置，某些细胞会被激活，当大鼠移到另一个位置，其他的细胞就被激活。 That is to say, the cells form a kind of internal map of the room. 位置细胞的发现the place cell 起初，通过一系列动物行为学实验的研究，发现存在两类细胞，分类标准为spike amplitude and width and baseline firing rates。 微型波代表进行了从前的空间学习的重放并且可能涉及近期记忆痕迹的巩固。 有较高的静息放电率、表现出明显的相位锁定的进行的LFPθ波振荡 第一次涉足海马（hippocampus） Movement——change the location the low firing-rate pyramidal cell（低放电率锥体细胞） 通过拆除小鼠的四周平台等方式验证一个假想：Tolmans cognitive map 但在1960s并没有得到足够重视 the movementrelated hippocampal cells the LFP theta activity 替代细胞（displace cells）：Movement-related cells 位置细胞（place cells） 他的theta细胞和我们的替代神经元以及他的方法完善错配细胞可能同样是位置细胞，因为他们一致同意，动物接近一个特定的轨迹，即在奖励位置，通过相同的地方。 The Hippocampus as a Cognitive Map 海马是一个认知地图 发现了两种定位细胞 1、displace?cells 这种细胞在动物到一个熟悉的地方找到新目标物或者没能找到期待中的目标物时起很大的作用 2、misplace?cells 又被称为θ细胞，因为这种细胞与正在进行的LFPθ有密切关系 作者在讨论中推测了定位细胞的两种激活方式： 1、在特定位置刺激动物所产生的环境感官输入直接激活定位细胞 2、通过一个对海马本身的内部路径整合机制，此机制使用动物行为的抽象量，如它的方向和从先前已知位置开始的运动距离来更新表现。 近来该实验室的研究表明，在虚拟现实环境中，25%的定位细胞主要是由视觉输入的支配，而剩下的大部分细胞接收重要路径整合的输入。 认知地图 认知地图理论准确的预言了发育中其他类型空间信息的存在，比如，预言了能够将空间位置信息连接成地图结构的代表距离和方向的细胞的存在。 1980年Ranck, Taube, Muller和同事们在前海马支脚中发现细胞发出信号引导动物的前进方向，Mosers和他的同事也在2005年发现在嗅皮层的网格细胞中也可能存在着能够指示某个特定方向上移动距离的信号， 通过一台迷你电脑和一个头戴式的跟踪录像系统记录在八臂迷宫中的单元活动。第一次完成了对位置细胞的数据测量，我们发现放射信号的频率是取决于动物的速度的。 与在开放平台上老鼠可以向任意方向移动不同，在强制限制了宽度的辐射迷宫中，几乎所有的细胞都是单向的，即为只在动物往一个方向移动时产生反应 使用两个电极观察同一个细胞，有一个更加立体的视野来观察解剖学上相近的细胞，从而区分他们的动作电位。如今这一方法已被四电极取代。 位置细胞还能尝试着区分围栏是圆还是方，即便是在确定的环境中，位置细胞也仅通过有或无的反射对外界吸引因子做出反应。 位置细胞发出信号的频率也会随着外界环境的改变而变化，这使他们产生了一个想法：位置细胞的接收信号可能能够记录迷宫中特定方向上两面相对的墙的距离，当盒子变大时，位置细胞一直记录着相对的两面墙扩大的结果。 相位进动 研究背景 研究内容：海马局部场θ正弦曲线 他想将其整合到认知地图理论中，但失败了。 从他以前未发表的文章中，他了解到： 不同海马位置细胞有不同的θ相位相关，相同位置细胞在不同时间也会有不同的相位相关。 带着这些问题，他去找了 Gyuri Buzsaki，一个一生都致力于研究θ和其他海马震荡波的研究的科学家。 他们探讨了关于θ波和海马锥形细胞活动的关联。 John OKeefe 认为锥形细胞与海马中间神经元不同，他们没有与θ波相关的相位发射。 他同样怀疑齿状回颗粒细胞中存在中间神经元（它可能真的存在只是周围有太多的颗粒层细胞），而且可能是在解释的时候也被解释为CA3位置细胞的功能。 由此他形成了一个干扰理