新闻中心

资讯分类

重磅!国际脑研究实验室公开数据:助力啮齿动物行为的可重复性建立新的标准

重磅!国际脑研究实验室公开数据:助力啮齿动物行为的可重复性建立新的标准

  • 分类:行业动态
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2020-02-13 10:50
  • 访问量:

【概要描述】

重磅!国际脑研究实验室公开数据:助力啮齿动物行为的可重复性建立新的标准

【概要描述】

  • 分类:行业动态
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2020-02-13 10:50
  • 访问量:
详情

2017年9月19日由分布在世界各地的21个经验丰富的神经科学小组正式成立国际脑研究实验室(International Brain Laboratory)。该研究团队在2020年1月17日在bioRxiv上发文,表明在该视觉决策任务中,可通过自动化训练协议与标准化的实验装置,软件和程序来实现可重复性

研究团队也提供详细的说明和开源工具,以在其他实验室中建立和实施的方法。这些结果为啮齿动物行为的可重复性建立了新的标准,并为研究决策提供了方便的工具

图源:Wired

随着认知神经科学的发展,科学家对大脑不同脑区,不同神经网络在认知抉择这一重要的高级行为中的功能有了比较深刻的了解。前额皮层、后顶叶皮层、眶额皮层等相关的感觉皮层(听觉皮层、视觉皮层、嗅皮层等)以及皮层下脑组织(腹侧背盖区VTA,纹状体等)在决策行为学中起到了重要且不同的作用。

全世界许多的研究小组利用了利用了内核相同或相似但表现形式不尽相同的决策相关行为学范式来进行研究。包括头部固定(或自由移动)的听觉依赖频率(或响度)决策实验,视觉依赖的闪光频率相关决策实验等。应对这一挑战的主要障碍是我们不了解神经系统如何协同工作以支持决策性行为。

决策性行为需要处理注意力集中的感官信息,做出决策,采取行动并从这些行动的结果中学习。这些要求大脑将先前经验、当前的感官刺激以及内部环境中的大量信息结合起来。这些涉及局部环路内以及多个大脑区域中数百万个神经元之间的动态相互作用。

许多成熟的课题组往往会利用一套自己实验室搭建成熟的决策相关行为学装置进行一系列的研究并发表一系列的成果。这样的形式会在信息共享与传递上出现一些问题。毕竟,一个再大的研究小组很难在很快的时间内利用一个范式将大脑中所有与决策相关的不同脑区、环路、不同类型神经元、神经递质等不同层次的研究进行系统性研究并从中找到更深层次的规律来撬动决策相关领域认知世界的边界。

而对于其他研究小组来说想要利用该小组相同的实验行为模型进行深入的研究往往可行性不高,两个实验室有可能因为地理环境、实验室内部环境不同,实验装置、实验流程的细微差别(很多情况下无法100%体现在发表成果的method中),实验小鼠品系等一系列的区别最后导致结果的偏差。这对每个研究结果的传播、科研小组相互交流、信息共享架起了一道无法跨越的高墙。(一篇涉及到动物行为学相关的研究结果很难也很少会被其他同行的课题组重现出来)

于是,2017年9月19日由分布在世界各地的21个经验丰富的神经科学小组正式成立国际脑研究实验室(International Brain Laboratory)该庞大的研究团队通过推出一种开源的标准化且可重现的视觉决策相关行为学范式。在随后的两年多的时间里,各个课题组都利用该标准化的行为范式对不同脑区在认知决策中的功能进行探究。研究组对不同的实验小组所发表的数据进行整理,拟在2020年9月首次公开发布该决策行为范式下小鼠的全脑的电生理活动图谱与相关行为学数据。

该研究团队在2020年1月17日在bioRxiv上发文,表明在该视觉决策任务中,可通过自动化训练协议与标准化的实验装置,软件和程序来实现可重复性。他们收集了在三个国家/地区的六个不同研究机构的七个实验室中对101只小鼠进行的该行为范式实验,并获得了300万次小鼠的选择。

 

数据表明,在受过训练的小鼠中,行为学上表现得差异在同意实验室内或者是不同实验室之间没有明显差别。心理曲线显示整个实验室的视觉阈值,区分度或失误率无显着差异。而且,当刺激位置的不对称概率在随时间变化时,跨实验室的小鼠也采用了类似的策略。

该研究团队也提供详细的说明和开源工具,以在其他实验室中建立和实施的方法。

 

视觉决策行为范式

该行为范式利用小鼠作为实验对象。首先将小鼠头部固定在行为装置上,训练小鼠利用前方的轮子操控在屏幕左侧(或右侧)出现的光栅图像使其移动到屏幕的正中间。当小鼠完全学会该任务后,同时在屏幕左右呈现对比度不同的两个光栅(即图像的亮暗不同),让小鼠进行抉择。在大数次试验后可以绘制小鼠的在该决策下的心理测试曲线。

这些结果为啮齿动物行为的可再现性建立了新的标准,并为研究决策提供了方便的工具。 

期待文章的正式发表,也期待后续更加规范的实验!

参考文献:

1.The International Brain Laboratory, et al. A standardized and reproducible method to measure decision-making in mice. bioRxiv 2020.01.17.909838 (2020). doi:10.1101/2020.01.17.909838

2.The International Brain Laboratory. An International Laboratory for Systems and Computational Neuroscience.Neuron NeuroView. (2018). doi:10.1016/j.neuron.2017.12.013

 

3Burgess, C. P. et al. High-Yield Methods for Accurate Two-Alternative Visual Psychophysics in Head-Fixed Mice Resource High-Yield Methods for Accurate Two-Alternative Visual Psychophysics in Head-Fixed Mice. 2513–2524 (2017). doi:10.1016/j.celrep.2017.08.047

扫二维码用手机看

搜索
搜索

版权所有:北京众实迪创科技发展有限责任公司    京ICP备14031819号-1   网站建设:中企动力 北京