Manipulierten Zellen Veränderungen mit Lernen, Gedächtnis und Belohnung assoziiert zeigen

Wissenschaftler haben Zellen mit fluoreszierenden Farbstoffen , die ihre Farbe in Reaktion auf bestimmte Neurochemikalien verändern erstellt. Durch die Implantation dieser Zellen in lebenden Säugerhirn haben sie gezeigt, wie neurochemischen Signaländerungenals eine Futterbelohnung Laufwerke lernen , in Nature Methods Online berichten sie .


Hellgrün Zellen CNiFERs im Gehirn der Maus implantiert. Spuren im weißen illustrieren Verschiebungen im Timing der Freisetzung von Dopamin mit dem Lernen , erlaubt eine Änderung der CNiFERs Forscher , in Echtzeit zu verfolgen.
Bildnachweis: Kleinfeld Labor , UC San Diego

Diese Zellen , die so genannte CNiFERs (ausgesprochen " Sniffer " ) , können kleine Mengen eines Neurotransmitters , entweder Dopamin oder Noradrenalin, mit feiner Auflösung in sowohl Ort und Zeitpunkt zu erkennen. Dopamin ist seit langem von Interesse für seine Rolle beim Lernen , Belohnung und Sucht gewesen, Neurowissenschaftler .

" Dopamin ist eine allgegenwärtige Moleküls im Gehirn, die Signale " Mission erfüllt . " Es dient als wichtiger Indikator bei fast allen Aspekten des Lernens und der Bildung neuer Erinnerungen ", sagte David Kleinfeld Professor für Physik an der UC San Diego , der die Arbeit gerichtet . " Störungen an Dopamin- Signalisierung stehen im Zentrum der Schizophrenie und Sucht. " Kleinfeld hält auch Termine in der Neurobiologie und Elektrotechnik und Informatik .

Neurowissenschaftler haben lange versucht, Dopamin im Gehirn bei kontrollierten Bedingungen zu messen. Aber die Chemie von Dopamin ist so nah an der von Norepinephrin , die schnelle und genaue Messungen von Dopamin, die nicht von anderen Molekülen verwechselt haben Wissenschaftler entzogen .

Kleinfeld und Paul Slesinger , Professor für Neurowissenschaften bei Icahn School of Medicine auf dem Berg Sinai , New York, entwickelt CNiFERs um dieser Herausforderung zu begegnen . Diese modifizierten Zellen können in das Gehirn von Tieren eingesetzt werden, um Veränderungen in der neuronalen Signalverarbeitung in Echtzeit zu beobachten .

Arnaud Muller und Victory Joseph , ArbeitskleinfeldLabor , implantiert CNiFERs in den frontalen Kortex bei Mäusen , und sahen zu, wie die Signalisierung verändert als die Mäuse gelernt, einen Ton mit einem süßen Belohnung assoziieren .

Dies ist die klassische Konditionierung , in dem ein Ton, der zuverlässig voran einen Tropfen süßen Wasser kam, um vorausschauende lecken im Laufe der Zeit zu entlocken. Die Forscher fanden heraus , dass die Freisetzung von Dopamin , aber nicht Noradrenalin, verfolgt diese Änderung. Das heißt, wurde zunächst mit dem Dopamin Belohnung freigelassen, aber begann früher veröffentlicht werden, mit dem Ton , wie die Mäuse gelernt , diese bisher neutrales Signal mit etwas Angenehmes zu verknüpfen. Bei Mäusen , die nicht gelernt haben oder machte nur ein schwacher Zusammenhang wurde die vorausschauende Freisetzung von Dopamin als auch reduziert.

Hirnforscher schon lange vermutet diesen Link . Aber weil das Design dieser zellulären Reportern ist ziemlich vielseitig, könnte eine Anzahl von verschiedenen chemischen Signale von Interesse mit dem gleichen Ansatz verfolgt werden.

"Diese Arbeit stellt einen Weg für die Konstruktion von Zellen, die eine große und diverse Gruppe von Signalmolekülen im Gehirn Bericht" Kleinfeld gesagt.