Префронтальная кора (ПФК) является важной частью мозга млекопитающих, которая, как известно, участвует в принятии решений, планировании, сложном социальном поведении и интеграции активности других областей мозга. В то время как бесчисленные нейробиологические исследования изучали функцию и структуру этой ключевой области мозга, многое в отношении организации нейронов в ней еще предстоит раскрыть.

Исследователи Китайской академии наук недавно провели исследование, направленное на лучшее понимание того, как аксоны (т. е. области нейронов, которые генерируют и передают импульсы) и дендриты (т. е. ответвления, отходящие от нейронов, которые получают импульсы от других нейронов) организованы в мозге. ПФК. В недавней статье, опубликованной в Nature Neuroscience , они нанесли на карту тысячи дендритов и аксонов в префронтальной коре мышей, используя разработанный ими инновационный инструмент.

«Наша предыдущая статья реконструировала полные аксоны более чем 6000 нейронов в префронтальной коре мышей», — сообщил Medical Xpress один из исследователей, проводивших исследование, Джун Ян. «Те же данные также содержат дендриты этих нейронов. Поскольку морфология дендритов играет важную роль в определении того, как нейроны получают информацию, мы сочли естественным следующим шагом реконструировать дендриты этих нейронов и исследовать взаимосвязь между аксонами и дендриты».

Для проведения нового анализа исследователи использовали данные, собранные в рамках предыдущего исследования, с помощью разработанного ими инструмента под названием «быстрый индикатор нейритов» (FNT). По сути, это программный инструмент , который может отслеживать терабайты изображений через трехмерный (3D) графический интерфейс.

«Мы проанализировали те же данные, в которых ранее отслеживали аксоны, на этот раз выбрав около 2000 нейронов с наилучшим качеством изображения дендритов для полной реконструкции», — пояснил Ян. «Затем мы классифицировали эти дендриты на основе их морфологии и проанализировали их соответствие классификации, основанной на проекциях аксонов для тех же нейронов».

Благодаря своему анализу Ян и его коллеги смогли идентифицировать 1515 нейронов пирамидальной проекции и 405 атипичных нейронов пирамидальной проекции или шиповидных звездчатых нейронов с нетрадиционными паттернами проекции аксонов. Кроме того, они получили новое представление об организации проекционных нейронов в префронтальной коре мыши, показав, что эти нейроны могут взаимодействовать с нейронами в том же столбце и в других столбцах, а также в других областях мозга, позволяя нейронной информации течь в определенным образом через PFC.

«Мы определили как общие, так и расходящиеся черты между морфологией дендритов и проекцией аксонов», — сказал Ян. «Наше исследование имеет два ключевых значения. Во-первых, оно показывает, что более полная классификация нейронов должна учитывать дендриты и аксоны вместе. Во-вторых, доступность как дендритов, так и аксонов позволила нам лучше реконструировать нейронную сеть».

Недавние результаты, полученные этой группой исследователей, предлагают подробную реконструкцию аксонов и дендритов в префронтальной коре мышей, которая может дать информацию для будущих исследований в области нейробиологии и теоретических прогнозов. Это, в свою очередь, может улучшить нынешнее понимание префронтальной коры всех млекопитающих, включая человека, а также потенциально может дать информацию для разработки новых сложных вычислительных инструментов, основанных на мозге.

«Следующим шагом этого исследования будет проверка нейронной сети, которую мы реконструировали из дендритов и аксонов, и изучение функций нейронной сети», — добавил Ян. «Например, может ли эта нейронная сеть PFC рассказать нам о новом дизайне сети для искусственного интеллекта?».