神经科学家阐明了大脑皮层深处的脑细胞如何在自由移动的小鼠中运作
大脑是如何产生行为的?当动物可以自由地以其选择的任何方式与环境互动时，在行为过程中研究大脑可以提供最多的信息。这需要小型头戴式设备，这些设备可以提供对大脑的访问，但不会干扰动物的行为。
“我们对行为自由的动物如何在日常生活中使用视觉做出决定很感兴趣，而且由于许多被认为参与这一过程的脑细胞位于视觉皮层深处，我们制作了一个非常轻的重量头戴式显微镜可以测量这些神经元的活动，但不会干扰动物的行为。我们已经朝着最终成像动物大脑皮层深处的大脑活动迈出了一大步，这些动物正在执行基于自然视觉的行为，”导演杰森克尔说德国波恩马克斯·普朗克行为神经生物学研究所 (MPINB) 行为与大脑组织系主任。
在今天发表在《自然方法》( Nature Methods ) 上的研究中，MPINB 研究人员开发了一种微型 2 克三光子激发显微镜，创造了多项第一。现在第一次可以在不干扰动物行为的情况下，通过远程聚焦机制在单细胞水平上对所有皮质层的神经活动进行成像。其模块化设计还提供高分辨率配置，允许从神经元胞体和树突进行功能记录。
20 秒的视频解释了新的三光子头戴式显微镜，用于对自由移动的小鼠的视觉皮层的所有层进行成像。图片来源：自然方法(2022 年)。DOI: 10.1038/s41592-022-01688-9
另一个重要特征是，由于改进了检测器系统，显微镜可以在完全照明的条件下使用。“我们的新型微型显微镜对环境光的稳健性使我们能够在动物获得其全部感官库时对大脑活动进行成像。我们现在可以研究视觉引导的自然行为，如捕食和躲避捕食者”，Alexandr Klioutchnikov 首先说该研究的作者。
为了确认新型微型三光子显微镜的范围和稳定性，研究小组在小鼠自由探索竞技场时从深层皮质层 4 (L4) 和 6 (L6) 进行成像。事实证明，L4 和 L6 神经元会根据环境光进行差异调制。
由于显微镜可以很容易地再次安装在完全相同的位置，因此可以在持续数天的后续会议中对相同的神经元群进行成像。这开启了监测大脑活动变化的可能性，例如在动物学习时。
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