神经科学家阐明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?当动物以其选择的任何方式与环境自由互动时，研究行为期间的大脑是最有价值的。这就需要小型的头戴式设备提供接触大脑的机会，但不干扰动物的行为。"我们对自由行为的动物在日常生活中如何利用视觉做出决定感兴趣，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巧的头戴式显微镜，可以测量这些神经元的活动，但不会干扰动物的行为。德国波恩马克斯-普朗克行为神经生物学研究所(MPINB)行为和大脑组织部主任杰森-克尔说："我们在最终对执行自然视觉行为的动物皮层深处的大脑活动进行成像方面迈出了一大步。

在今天发表在《自然方法》上的这项研究中，MPINB的研究人员开发了一个微型的2克三光子激发显微镜，它提供了许多第一。现在第一次有可能对所有皮层的单细胞水平的神经活动进行成像，而不必干扰动物的行为，这是通过远程聚焦机制实现的。它的模块化设计还提供了一个高分辨率的配置，允许从神经元体细胞和树突进行功能记录。另一个重要特点是，由于采用了改良的检测器系统，该显微镜可以在全光照条件下使用。"我们新的微型显微镜对环境光的坚固性使我们能够在动物获得其全部感官范围时对大脑的活动进行成像。我们现在可以研究视觉引导的自然行为，如猎物狩猎和捕食者规避"，该研究的第一作者Alexandr Klioutchnikov说。为了确认新的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一个竞技场时，从皮质深层4(L4)和6(L6)进行了成像。结果发现，L4和L6的神经元根据环境光线的不同而受到不同的调制。

由于显微镜可以很容易地再次安装在完全相同的位置，相同的神经元群可以在几天内的后续会议中进行成像。这为监测大脑活动的变化提供了可能性，例如在动物学习时。