哺乳动物新皮层是最近的进化结构,与人类的认知能力较高有关。新皮层的大小和形状在妈妈的种类中也有所不同,甚至在灵长类动物中(Herculano-Houzel 2019; Rakic 2009; Zilles等,2013年)。与其他灵长类动物相比,人类在对现代人类的发展过程中获得了最扩展,最复杂的新皮层(Rakic 2009)。新皮质扩张取决于神经茎和祖细胞(NPC)的增殖能力以及随后的神经元产生(Cárdenasand Borrell 2020; Lamonica等,2012; Namba and Huttner 2017; Namba and Huttner 2017; Rash efters 2017; Rash及其他2019; Sun and Hevner 2014; sun and Hevner 2014;图》;1)。npc可以分为两个主要类别:顶端祖细胞(AP),主要由顶端radial胶质神经胶质(ARG,也称为心室径向胶质胶质,VRG)和基础祖细胞(BPS)组成,这些祖细胞(BPS)包括基础中间的祖先(BIPS)和基底radial Glia(也称为BRG)(BRG)(BR GLIA)(BR GLIA)(BR GLIA)(BR GLIA)(BR GLIA,ORADIAL,ORADIAL as COL)。AP和BP分别位于发育中的新皮层的心室(VZ)和室室(SVZ)中。arg主要在新皮层的早期发展期间扩大了数量,然后在中期到后期开始生产BP(Cárdenasand Borrell 2020; Namba and Huttner 2017; Sun and Hevner 2014)。自
在发育过程中,通过产生中间基底祖细胞的产生,直接或间接地从根尖祖细胞的时间调节序列中产生皮质神经元。这些主要祖细胞类型之间的平衡对于生产适当的神经元数量和类型至关重要,因此,破译控制这种平衡的细胞和分子提示很重要。在这里,我们解决了细胞周期调节剂Cdc25b磷酸酶在此过程中的作用。我们表明,在性别的性爱祖细胞中删除Cdc25b的发展小鼠新皮层,导致TBR1 1神经元的产生的短暂增加,而TBR2 1基础祖细胞的牺牲。这种表型与细胞周期的G 2相的延长相关,总细胞周期长度不受影响。在子宫电气和皮质切片培养物中,我们证明了TBR2 1基础祖细胞产生的缺陷需要与CDK1相互作用,这是因为Cdc25b突变体中G 2相延长。一起,这项研究确定了在皮质发育的早期阶段,在直接与间接神经发生中Cdc25b和G 2相长的新作用。
1美国北卡罗来纳大学教堂山的遗传学系; 2美国北卡罗来纳大学教堂山的UNC神经科学中心,美国教堂山; 3美国北卡罗来纳大学教堂山北卡罗来纳大学的细胞生物学与生理学系; 4卡罗来纳州发育障碍研究所,北卡罗来纳大学,美国教堂山教堂山的北卡罗来纳大学; 5神经遗传学计划,美国洛杉矶洛杉矶分校的David Geffen医学院神经病学系,美国洛杉矶; 6美国洛杉矶洛杉矶分校,自闭症研究与治疗中心,David Geffen医学院Semel Institute,美国洛杉矶分校; 7美国洛杉矶洛杉矶分校的David Geffen医学院人类遗传学系; 8美国洛杉矶分校,加利福尼亚大学,加利福尼亚大学戴维·格芬医学院精神病学和生物行为科学系,洛杉矶分校1美国北卡罗来纳大学教堂山的遗传学系; 2美国北卡罗来纳大学教堂山的UNC神经科学中心,美国教堂山; 3美国北卡罗来纳大学教堂山北卡罗来纳大学的细胞生物学与生理学系; 4卡罗来纳州发育障碍研究所,北卡罗来纳大学,美国教堂山教堂山的北卡罗来纳大学; 5神经遗传学计划,美国洛杉矶洛杉矶分校的David Geffen医学院神经病学系,美国洛杉矶; 6美国洛杉矶洛杉矶分校,自闭症研究与治疗中心,David Geffen医学院Semel Institute,美国洛杉矶分校; 7美国洛杉矶洛杉矶分校的David Geffen医学院人类遗传学系; 8美国洛杉矶分校,加利福尼亚大学,加利福尼亚大学戴维·格芬医学院精神病学和生物行为科学系,洛杉矶分校
功能磁共振成像(fMRI)是绘制人脑功能的最重要方法之一,但仅对潜在的神经活动进行了间接度量。最近的发现表明,fMRI血液氧合水平依赖性(粗体)信号的神经生理学相关性可能在区域特异性。我们检查了海马和新皮层中fMRI BOLD信号的神经生理学相关性,其中神经结构的差异可能导致各个信号之间的关系不同。用深度电极植入的15例人类神经外科患者(10名雌性,5名男性)进行了无语言召回任务,而电生理活性则同时记录在海马和新皮层部位。同一患者随后在fMRI会议上进行了类似的任务版本。随后的记忆效应(SME)是针对这两种成像模态的计算,作为编码相关的大脑活动的模式,可预测以后的自由回忆。线性混合效应建模表明,大胆和伽马频段中小企业之间的关系通过记录位置的LOBAR位置进行了调节。粗体和高伽玛(70 - 150 Hz)中小型企业在许多新皮层中都具有协变量。这种关系在海马中逆转,在海马中,大胆和高伽玛中小型中小型中小型企业之间存在负相关。我们还观察到内侧颞叶中的大胆和低伽马(30 - 70 Hz)中小型脉冲之间存在负相关关系。这些结果表明,海马中BOLD信号的神经生理学相反与新皮层中观察到的神经生理相反。
皮质回路中的计算在高级脑功能中起着根本性的作用。最近的技术进步极大地促进了对细胞类型特异性皮质突触回路的结构和连接及其在小鼠执行简单的目标导向感觉知觉任务中的功能的定量描述。对皮质回路如何处理感觉信息的机制理解需要详细的生物物理计算建模,从而需要越来越精确的数据。通过对结构、功能和模拟的综合研究,神经科学家现在能够研究皮质计算的因果机制。研究神经回路结构与功能关系的一个关键模型系统是小鼠桶状皮质,它处理来自鼻子 1 周围的胡须阵列的触觉感觉信息(图 1A)。自 1970 年 Thomas Woolsey 和 Hendrik van der Loos 发现桶状皮层以来,对其进行了 50 年的研究。2 我们在此讨论桶状皮层电路的结构、功能和模拟的未来研究途径,需要将这些研究途径整合起来,以建立行为结构与功能关系的因果关系。
摘要 脑磁图和脑电图 (MEG/EEG) 以毫秒分辨率非侵入式记录人类大脑活动,提供健康和疾病状态的可靠标记。将这些宏观信号与底层细胞和电路级发生器联系起来是一种限制,它限制了使用 MEG/EEG 揭示信息处理的新原理或将研究结果转化为神经病理学的新疗法。为了解决这个问题,我们构建了人类新皮质神经求解器 (HNN,https://hnn.brown.edu) 软件。HNN 有一个图形用户界面,旨在帮助研究人员和临床医生解释 MEG/EEG 的神经起源。HNN 的核心是一个新皮质电路模型,它解释了产生 MEG/EEG 的电流的生物物理起源。数据可以直接与模拟信号和参数进行比较,这些模拟信号和参数易于操纵,以开发/测试信号起源的假设。教程教用户模拟常见的测量信号,包括事件相关电位和脑节律。 HNN 跨尺度关联信号的能力使其成为转化神经科学研究的独特工具。
摘要 抑制性自突触是大脑中 GABA 能中间神经元中自我支配的突触连接。新皮质层中的自突触尚未得到系统研究,它们在不同哺乳动物物种和特定中间神经元类型中的功能知之甚少。我们研究了深部脑手术切除的人类新皮质组织 2/3 层 (L2/3) 中表达 GABA 能小白蛋白的篮状细胞 (pvBC),并以小鼠作为对照。大多数 pvBC 在两个物种中都表现出强大的 GABA A R 介导的自我支配,但在非快速放电的 GABA 能中间神经元中,自突触很少见。光学和电子显微镜分析显示 pvBC 轴突支配着自己的胞体和近端树突。 GABAergic 自我抑制传导在人类和小鼠 pvBC 中相似,并且与从 pvBC 到其他 L2/3 神经元的突触传导相当。自突触传导在 pvBC 中延长了尖峰后的躯体抑制并抑制了重复放电。在超颗粒新皮质的人类和小鼠 pvBC 中,周围躯体自突触抑制很常见,它们在那里有效地控制 pvBC 的放电。
