过去十年,啮齿动物的记录技术取得了巨大进步,使用户可以同时从多个大脑区域采样数千个神经元。这促使人们需要数字工具包来帮助整理解剖数据,但是,现有工具要么功能有限,要么要求用户精通编码才能使用它们。为了解决这个问题,我们创建了 HERBS,这是一种针对啮齿动物用户的综合新工具,它通过用户友好的图形用户界面提供广泛的功能。在实验之前,HERBS 可用于规划植入电极、靶向病毒注射或示踪剂的坐标。实验后,用户可以注册记录电极位置(例如 Neuropixels、四极体)、病毒表达或其他解剖特征,并以 2D 或 3D 形式可视化结果。此外,HERBS 可以描绘组织切片中多次注射的表达并获得单个细胞计数。 HERBS 中的区域划分基于来自 Sprague Dawley 大鼠脑 Waxholm 空间图集或 Allen 小鼠脑图集的带注释的 3D 体积。HERBS 允许用户滚动浏览数字脑图集,并提供自定义角度切片,并支持将组织切片自由转换为图集切片。此外,HERBS 还允许用户使用来自单个动物的组织重建 3D 脑网格。HERBS 是一个多平台开源 Python 包,可在 PyPI 和 GitHub 上获取。
摘要 韦伯-费希纳定律认为,我们感知到的感觉输入会随着物理输入以对数方式增加。海马“时间细胞”在触发刺激后的一段有限时间内依次放电,记录最近的经验。不同的细胞在不同的延迟下具有“时间场”,延迟时间至少可达数十秒。过去的研究表明,时间细胞代表了一条压缩的时间线,因为延迟后期放电的时间细胞较少,时间场较宽。本文探讨时间细胞的压缩是否遵循韦伯-费希纳定律。使用分层贝叶斯模型研究了时间细胞,该模型同时考虑了试验水平、细胞水平和群体水平的放电模式。该程序允许分别估计试验内感受野宽度和试验间变异性。分离试验间变异性后,时间场宽度随延迟线性增加。此外,时间细胞群体沿对数时间轴均匀分布。这些发现提供了强有力的定量证据,表明啮齿动物海马中的神经时间表征具有对数压缩性,并且遵循神经韦伯-费希纳定律。
啮齿动物的抽象记录技术在过去十年中取得了巨大进步,使用户可以同时从多个大脑区域进行样品采样数千个神经元。这促使需要数字工具套件来帮助策划解剖数据,但是,现有工具要么提供有限的功能,要么要求用户熟练地编码使用它们。为了解决这个问题,我们创建了草药(在啮齿动物大脑空间中的组织学E-DATA注册),这是一种适用于啮齿动物用户的新工具,可通过用户友好的图形用户界面提供广泛的功能。在实验之前,可以使用草药计划植入电极,靶向病毒注射或示踪剂的坐标。实验后,用户可以注册记录电极位置(例如神经偶像和四极管),病毒表达或其他解剖特征,并以2D或3D的形式可视化结果。Additionally, HERBS can delineate labeling from multiple injec- tions across tissue sections and obtain individual cell counts.Regional delineations in HERBS are based either on annotated 3D volumes from the Waxholm Space Atlas of the Sprague Dawley Rat Brain or the Allen Mouse Brain Atlas, though HERBS can work with compatible volume atlases from any species users wish to install.草药允许用户滚动浏览数字大脑地图集,并在卷中提供定制的角度切片,并支持组织截面的自由转变为Atlas Slices。此外,草药允许用户与单个动物的组织重建3D脑网格。草药是一种多平台开源Python软件包,可在PYPI和GitHub上使用,并且与Windows,MacOS和Linux操作系统兼容。
系统的评论和荟萃分析在临床前研究中越来越多地认可,但在行为神经科学中并未广泛探索它们的应用。在这项工作中,我们研究了蛋白质合成抑制,这是一种经典的干预措施,用于破坏啮齿动物的恐惧学习,重新溶解和灭绝,以探讨荟萃分析如何识别其影响的潜在调节剂。我们最初对不同的注射位点和目标会话进行了单独的荟萃分析,以评估各种情况下干预的影响。通过汇总各个站点的多级元回归模型进一步研究了异质性,文章或研究小组是其他级别。我们检测到培训抑制剂对训练和重新溶解的强大影响,但不能灭绝,这可能是由于后者的研究数量较低。我们的分析确定了一些良好的主持人,例如干预时机和重新暴露持续时间。然而,提出的其他因素作为重新整合的边界条件(例如记忆年龄和训练强度)与影响的大小无关。我们的结果表明,荟萃分析在巩固文献中的结果中的价值,但我们认为,数据合成所提出的提示的提示应理想地通过良好的,严格的,严格的,严格的共同实验来验证。
进化塑造了个别物种的感觉能力和能力。在啮齿动物中,主要居住在黑暗的隧道和洞穴中的啮齿动物中,基于晶须的体感系统已发展为主要的感觉方式,对于环境探索和空间导航至关重要。相比之下,在日常生活中从周围的感觉空间收集信息时,人类更多地依赖于视觉和听觉输入。由于这种物种特定的感觉优势,认知相关性和能力的差异,跨物种类似的感觉认知机制的证据仍然很少。然而,最近对啮齿动物和人类的研究产生了令人惊讶的可比处理规则,用于检测触觉刺激,将触摸信息融入感知和目标指导的规则学习。在这里,我们回顾了跨物种的大脑如何利用此类处理规则在触觉学习过程中建立决策,遵循丘脑的规范电路和主要的体体皮质到额叶皮层。我们讨论了啮齿动物中微观和介镜研究的经验证据和计算证据之间的一致性,以及人类宏观成像的发现。此外,我们讨论了未来跨物种研究的相关性和挑战,以解决基于知觉学习的相互依赖于上下文的评估过程。
信件和材料请求应发给Ricardo Mallarino。rmallarino@princeton.edu。作者贡献M.R.J.和R.M.构思了该项目并设计了实验。M.R.J. 进行了RNA-SEQ实验和大量RNA-Seq分析。 S.L. 在S.A.M.的帮助下,在条纹小鼠中进行了体外和体内基因组编辑。 和J.A.R.-P。 M.R.J. 和S.L. 对基因组编辑的动物进行了所有下游加工和分析。 下午和S.Y.S. 进行了数学建模。 C.F.G.-J. 在M.R.J.的支持下领导了SCRNA-SEQ分析。 和Q.N. M.R.J.,B.J.B. 和R.M. 进行原位杂交。 M.R.J.,B.J.B.,S.A.M。 和R.M. 进行了条纹小鼠和实验室小鼠组织的表型表征,包括免疫荧光和组织学。 M.R.J. 和S.A.M. 进行了黑素细胞细胞培养实验。 J.A.M. 进行了进化分析。 C.Y.F. 产生了横纹肌的MUS基因组和抬高注释。 J.G. 和A.P. 生成了永生的横纹纤维细胞。 M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。M.R.J.进行了RNA-SEQ实验和大量RNA-Seq分析。S.L. 在S.A.M.的帮助下,在条纹小鼠中进行了体外和体内基因组编辑。 和J.A.R.-P。 M.R.J. 和S.L. 对基因组编辑的动物进行了所有下游加工和分析。 下午和S.Y.S. 进行了数学建模。 C.F.G.-J. 在M.R.J.的支持下领导了SCRNA-SEQ分析。 和Q.N. M.R.J.,B.J.B. 和R.M. 进行原位杂交。 M.R.J.,B.J.B.,S.A.M。 和R.M. 进行了条纹小鼠和实验室小鼠组织的表型表征,包括免疫荧光和组织学。 M.R.J. 和S.A.M. 进行了黑素细胞细胞培养实验。 J.A.M. 进行了进化分析。 C.Y.F. 产生了横纹肌的MUS基因组和抬高注释。 J.G. 和A.P. 生成了永生的横纹纤维细胞。 M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。S.L.在S.A.M.的帮助下,在条纹小鼠中进行了体外和体内基因组编辑。和J.A.R.-P。 M.R.J.和S.L.对基因组编辑的动物进行了所有下游加工和分析。下午和S.Y.S. 进行了数学建模。 C.F.G.-J. 在M.R.J.的支持下领导了SCRNA-SEQ分析。 和Q.N. M.R.J.,B.J.B. 和R.M. 进行原位杂交。 M.R.J.,B.J.B.,S.A.M。 和R.M. 进行了条纹小鼠和实验室小鼠组织的表型表征,包括免疫荧光和组织学。 M.R.J. 和S.A.M. 进行了黑素细胞细胞培养实验。 J.A.M. 进行了进化分析。 C.Y.F. 产生了横纹肌的MUS基因组和抬高注释。 J.G. 和A.P. 生成了永生的横纹纤维细胞。 M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。下午和S.Y.S.进行了数学建模。C.F.G.-J. 在M.R.J.的支持下领导了SCRNA-SEQ分析。 和Q.N. M.R.J.,B.J.B. 和R.M. 进行原位杂交。 M.R.J.,B.J.B.,S.A.M。 和R.M. 进行了条纹小鼠和实验室小鼠组织的表型表征,包括免疫荧光和组织学。 M.R.J. 和S.A.M. 进行了黑素细胞细胞培养实验。 J.A.M. 进行了进化分析。 C.Y.F. 产生了横纹肌的MUS基因组和抬高注释。 J.G. 和A.P. 生成了永生的横纹纤维细胞。 M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。C.F.G.-J.在M.R.J.的支持下领导了SCRNA-SEQ分析。和Q.N.M.R.J.,B.J.B. 和R.M. 进行原位杂交。 M.R.J.,B.J.B.,S.A.M。 和R.M. 进行了条纹小鼠和实验室小鼠组织的表型表征,包括免疫荧光和组织学。 M.R.J. 和S.A.M. 进行了黑素细胞细胞培养实验。 J.A.M. 进行了进化分析。 C.Y.F. 产生了横纹肌的MUS基因组和抬高注释。 J.G. 和A.P. 生成了永生的横纹纤维细胞。 M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。M.R.J.,B.J.B.和R.M.进行原位杂交。M.R.J.,B.J.B.,S.A.M。 和R.M. 进行了条纹小鼠和实验室小鼠组织的表型表征,包括免疫荧光和组织学。 M.R.J. 和S.A.M. 进行了黑素细胞细胞培养实验。 J.A.M. 进行了进化分析。 C.Y.F. 产生了横纹肌的MUS基因组和抬高注释。 J.G. 和A.P. 生成了永生的横纹纤维细胞。 M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。M.R.J.,B.J.B.,S.A.M。和R.M.进行了条纹小鼠和实验室小鼠组织的表型表征,包括免疫荧光和组织学。M.R.J. 和S.A.M. 进行了黑素细胞细胞培养实验。 J.A.M. 进行了进化分析。 C.Y.F. 产生了横纹肌的MUS基因组和抬高注释。 J.G. 和A.P. 生成了永生的横纹纤维细胞。 M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。M.R.J.和S.A.M.进行了黑素细胞细胞培养实验。J.A.M. 进行了进化分析。 C.Y.F. 产生了横纹肌的MUS基因组和抬高注释。 J.G. 和A.P. 生成了永生的横纹纤维细胞。 M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。J.A.M.进行了进化分析。C.Y.F. 产生了横纹肌的MUS基因组和抬高注释。 J.G. 和A.P. 生成了永生的横纹纤维细胞。 M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。C.Y.F.产生了横纹肌的MUS基因组和抬高注释。J.G. 和A.P. 生成了永生的横纹纤维细胞。 M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。J.G.和A.P.生成了永生的横纹纤维细胞。M.R.J. 和R.M. 用所有作者的输入写了手稿。M.R.J.和R.M.用所有作者的输入写了手稿。
摘要 葡萄糖是大脑的必需燃料,但葡萄糖和乳酸对神经元能量代谢的相对贡献尚不清楚。我们发现,增加乳酸(而不是葡萄糖浓度)会增强大脑皮层神经元的放电活动。增强的放电依赖于由 KCNJ11 和 ABCC8 亚基形成的 ATP 敏感性钾 (K ATP ) 通道,我们表明这些通道在大多数新皮质神经元类型中都有功能性表达。我们还展示了皮质神经元吸收和代谢乳酸的能力。我们进一步揭示,皮质神经元主要通过氧化磷酸化产生 ATP,仅少量通过糖酵解产生。我们的数据表明,在活跃的神经元中,乳酸比葡萄糖更适合作为能量底物,并且乳酸代谢通过 K ATP 通道影响新皮质的神经元活动。我们的研究结果强调了神经元和星形胶质细胞之间的代谢串扰对大脑功能的重要性。
非侵入性神经调节技术,包括经颅直流电刺激 (tDCS),已被证明可以调节神经元功能,并用于认知神经科学和治疗神经精神疾病。在这种情况下,动物模型提供了一种强大的工具来识别 tDCS 的神经生物学作用机制。然而,找到一个易于使用且允许各种刺激参数的电流发生器可能很困难和/或昂贵。在这里,我们介绍了 Open-tES 设备,这是一个在协作平台 Git-Hub 上共享的知识共享许可 (CC BY、SA 4.0) 下的项目。该电流发生器允许实现 tDCS(和其他类型的刺激),适用于啮齿动物,易于使用且成本低廉。已经进行了特性分析以测量所输送电流的精度和准确度。我们还旨在将其效果与临床试验中使用的商业刺激器(DC-Stimulator Plus,Neuro-Conn,德国)进行比较。为了实现这一目标,我们进行了一项行为研究,以评估其在减少小鼠抑郁相关行为方面的功效。刺激器的精度和准确度分别优于 250 nA 和 25 nA。本研究对小鼠进行的行为评估未发现临床试验中使用的商业刺激器和 Open-tES 设备之间存在任何显著差异。刺激器的准确度和精确度确保了刺激的高可重复性。该电流发生器是一种可靠且廉价的工具,可用于非侵入性脑电刺激领域的临床前研究。
持续多通道监测生物电信号对于了解整个身体至关重要,有助于在神经研究中建立准确的模型和预测。目前最先进的无线生物电记录技术依赖于辐射电磁 (EM) 场。在这种传输中,由于 EM 场辐射范围很广,因此只能接收到一小部分能量,从而导致系统有损、效率低下。使用身体作为通信介质(类似于“电线”)可以将能量限制在体内,从而比辐射 EM 通信的损耗低几个数量级。在这项工作中,我们引入了动物身体通信 (ABC),它将使用身体作为介质的概念应用于慢性动物生物电记录领域。这项工作首次开发了动物身体通信电路和通道损耗的理论和模型。利用该理论模型,使用现成的组件构建了一个亚英寸 3 的定制传感器节点,该节点能够通过大鼠的身体感应和传输生物电位信号,与传统无线传输相比,其功率明显较低。体内实验分析证明,与传统无线通信方式相比,ABC 成功地通过身体传输了采集的心电图 (EKG) 信号,相关精度 >99%,功耗降低了 50 倍。
摘要:即使采用现代疗法,心力衰竭的患者只有50%的生存率。要改善新的治疗策略的发展,需要临床前疾病模型才能正确模仿人类状况。确定最合适的模型代表可靠且可翻译的实验研究的第一个关键步骤。心力衰竭的啮齿动物模型在人体体内相似性与进行大量实验并探索许多治疗性候选者之间提供了战略性妥协。我们在这里回顾了当前可用的心力衰竭啮齿动物模型,总结了其生理病理学基础,心室衰竭发展的时间表以及其特定的临床特征。为了促进心力衰竭领域的未来调查计划,提供了每个模型的优势和可能缺点的详细概述。