會員研究成果
RESEARCH HIGHLIGHTS

周雅惠_2018_Scientific Reports

發佈日期:2018-08-06

周雅惠老師為本會會員,任職於中央研究院細胞與個體生物研究所,其研究為利用果蠅的嗅覺神經系統的神經迴路來探討神經差異性的源起及其分子機制。經由系統性地研究區域中介神經元的發育、其如何選擇與特定的嗅覺神經元及二級神經元形成獨特的連結、以及其差異性對個體行為的影響,來瞭解不同個體大腦中神經迴路的差異性是如何造成的,以及其如何影響我們對外界環境的判讀。周老師實驗室最近於SCIENTIFIC REPORTS 2018 發表Circuit variability interacts with excitatory-inhibitory diversity of interneurons to regulate network encoding capacity。謝謝老師與我們分享其成果:

Circuit variability interacts with excitatory-inhibitory diversity of interneurons to regulate network encoding capacity

神經細胞具有高度差異性,好還是不好?

大腦的神經迴路相當複雜是眾所皆知的。我們實驗室之前的研究發現果蠅的嗅覺區域中介神經元具有高度的多樣性 (diversity)及差異性 (variability)。 直觀之下,這群神經元的差異性會不利於神經訊息的再現性。如果真是如此,為何神經系統會允許神經細胞具有這樣的特質?為了了解這個現象背後的意義,我們先建立ㄧ套數學模型,模擬神經訊息隨著時間在整組神經細胞間傳遞的變化。 我們再利用對不同種類嗅覺區域中介神經元的了解, 模擬不同區域中介神經元所組成的神經迴路,並且觀察各種神經迴路在編碼能力(encoding capacity)及編碼再現性(encoding reliability)的表現。

 

從編碼能力看來,如果嗅覺神經系統只由單一一種區域中介神經元組成 (意即沒有神經多樣性存在),這類神經網路只能處理相當單調的訊息 。當區域中介神經元的多樣性越高時,該神經迴路能編譯複雜訊息的可能性就越高。我們的研究也顯示, 當神經迴路中的神經連結有ㄧ定程度內的變動時(意即神經細胞的差異性),訊息仍有可能以相似的編碼傳遞出去,也就是說神經細胞的差異性並不必然會 影響訊息的再現性。雖然目前這組數學神經網路模型相對於真的嗅覺神經迴路簡單,但這模型仍幫助我們解釋了為何果蠅的嗅覺區域神經元具有高度的多樣性 (diversity)及差異性 (variability) 。

 

原始文章:https://www.nature.com/articles/s41598-018-26286-8

 

周雅惠老師實驗室網頁:http://icob.sinica.edu.tw/lab.php?id=1