多樣化的生活促進(jìn)小鼠的大腦連接

小鼠的大腦通過形成增強的神經(jīng)連接而受益于積極多樣的生活方式。

德國的研究人員比較了在不同環(huán)境中飼養(yǎng)的小鼠的大腦活動，發(fā)現(xiàn)在“富集”環(huán)境中飼養(yǎng)的小鼠在其體內(nèi)有更多的活動。海馬體，表明存在更健壯和連接的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

由于其在學(xué)習(xí)和記憶中的核心作用，人類海馬體經(jīng)常受到退行性腦疾病的影響，例如阿爾茨海默氏癥.

“結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的預(yù)期，”說來自德國神經(jīng)退行性疾病中心（DZNE）的神經(jīng)科學(xué)家和生物醫(yī)學(xué)工程師Hayder Amin，“簡化一下，可以說來自富集環(huán)境的小鼠神經(jīng)元比在標(biāo)準(zhǔn)住房中飼養(yǎng)的神經(jīng)元更加相互關(guān)聯(lián)。

這些發(fā)現(xiàn)基于Amin及其同事的“芯片大腦”技術(shù)和計算分析工具，可能有助于支持和預(yù)防大腦功能障礙，并導(dǎo)致新的大腦啟發(fā)。人工智能方法。

“我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的數(shù)據(jù)，說明了由豐富的經(jīng)驗塑造的大腦的好處，”說Gerd Kempermann，DZNE的成人神經(jīng)發(fā)生研究員。

科學(xué)家們比較了兩組12周齡小鼠的腦組織，這些小鼠的經(jīng)歷從六周大開始。一組生活在標(biāo)準(zhǔn)的籠子里，沒有特殊功能或有趣的活動可以參加，只有食物、水和筑巢材料。

另一組人在更大的籠子里度過了他們一生的時光，里面有玩具、隧道、成迷宮的塑料管、額外的筑巢材料和小房子，這聽起來確實是一個很棒的周末，即使對人類來說也是如此。

研究人員使用一種互補金屬氧化物半導(dǎo)體基于（CMOS）的神經(jīng)芯片具有4，096個電極，可同時記錄數(shù)千個神經(jīng)元的放電。

他們能夠測量整個海馬體和大腦外層之間的連接，該外層控制著一堆認(rèn)知過程，他們將這些過程分為六個相互連接的海馬皮質(zhì)區(qū)域。

“無論我們看哪個參數(shù)，更豐富的體驗都會促進(jìn)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中的連接，”說阿明。“這些發(fā)現(xiàn)表明，過著積極多樣的生活會在全新的基礎(chǔ)上塑造大腦。

一段時間以來，人們一直知道我們的經(jīng)歷留下印記關(guān)于我們大腦的連接性，但這證明了這些標(biāo)記的重要性。

“到目前為止，我們在這個領(lǐng)域所知道的要么來自單電極研究，要么來自成像技術(shù)，如磁共振成像，“ 肯珀曼解釋.“在這里，我們可以從字面上看到工作到單個電池規(guī)模的電路。

Amin，Kempermann和團(tuán)隊的其他成員希望他們的工具可以擴(kuò)展，以研究社交互動，身體活動和學(xué)習(xí)過程如何影響大腦的功能，所有這些都對大腦的工作方式產(chǎn)生重大影響。

當(dāng)然，結(jié)果是在小鼠的大腦中看到的，而不是人類，但研究整個海馬體可以使它們看到更大規(guī)模的功能連接.

科學(xué)家們認(rèn)為映射并了解體驗如何變化連接體可以幫助找到導(dǎo)致腦功能障礙的機(jī)制，并確定未來更有效治療的新靶點。

他們的平臺可以為假肢裝置模仿大腦功能，恢復(fù)和改善因衰老或疾病而喪失的記憶能力。

“這為理解可塑性和儲備形成在對抗神經(jīng)退行性疾病中的作用鋪平了道路，特別是在新的預(yù)防策略方面，”Kempermann說.

“此外，這將有助于深入了解與神經(jīng)變性相關(guān)的疾病過程，例如大腦網(wǎng)絡(luò)的功能障礙。

該研究已發(fā)表在生物傳感器和生物電子學(xué).

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