グローバルとローカルのfMRI信号は,タイプと配線によって光遺伝学的に定義されたニューロンによって駆動されます

科学分野:

• 神経科学は神経科学である.
• 脳のイメージング
• オプトジェネティクス オプトジェネティクス

背景:

• 血中酸素濃度レベル依存 (BOLD) 信号を用いた機能磁気共鳴画像 (fMRI) は広く使用されていますが,神経活動との因果関係については議論されています.
• BOLD信号の起源を理解することは,研究および臨床環境におけるfMRI研究の解釈に不可欠です.

研究 の 目的:

• 局所刺激性ニューロンの活性化が直接的にBOLD信号を引き起こすかどうかを調査する.
• 原因脳の回路をマッピングするための光生性fMRI (ofMRI) の有用性を実証する.

主な方法:

• ニューロンの入力と高フィールドfMRIの光遺伝的制御を組み合わせた新しい統合技術を開発しました.
• ネオコルテックスとタラマスの特定の刺激性ニューロン (CaMKIIalpha発現) を刺激する.
• BOLD信号の変化と下流効果を視覚化するためにMRIを利用した.

主要な成果:

• 局所刺激性ニューロンの光遺伝的刺激により,刺激部位で予想される運動力学を持つ陽性ボールド信号が誘発された.
• ofMRIは,遺伝的アイデンティティ,位置,投影標的に基づいて特定の細胞タイプを刺激する因果的効果を視覚化することに成功しました.
• BOLD信号は,刺激部から遠く離れた下流の脳領域で検出され,グローバル回路効果のマッピングを示しています.

結論:

• この研究は,局所刺激性ニューロン活動が,BOLD信号の直接的な原因であることを実証しています.
• オプトジェネティックfMRI (ofMRI) は,因果的機能回路分析と脳回路のフェノタイプ化のための強力なツールを提供します.
• ofMRIは,ローカルニューロン集団の制御がもたらす世界的な影響をマッピングし,脳回路の研究を進めることができます.