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Ancestral Circuits for the Coordinated Modulation of Brain State.
Cell ( IF 45.5 ) Pub Date : 2017-Nov-30 , DOI: 10.1016/j.cell.2017.10.021 Matthew Lovett-Barron 1 , Aaron S Andalman 1 , William E Allen 2 , Sam Vesuna 3 , Isaac Kauvar 4 , Vanessa M Burns 5 , Karl Deisseroth 6
Cell ( IF 45.5 ) Pub Date : 2017-Nov-30 , DOI: 10.1016/j.cell.2017.10.021 Matthew Lovett-Barron 1 , Aaron S Andalman 1 , William E Allen 2 , Sam Vesuna 3 , Isaac Kauvar 4 , Vanessa M Burns 5 , Karl Deisseroth 6
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Internal states of the brain profoundly influence behavior. Fluctuating states such as alertness can be governed by neuromodulation, but the underlying mechanisms and cell types involved are not fully understood. We developed a method to globally screen for cell types involved in behavior by integrating brain-wide activity imaging with high-content molecular phenotyping and volume registration at cellular resolution. We used this method (MultiMAP) to record from 22 neuromodulatory cell types in behaving zebrafish during a reaction-time task that reports alertness. We identified multiple monoaminergic, cholinergic, and peptidergic cell types linked to alertness and found that activity in these cell types was mutually correlated during heightened alertness. We next recorded from and controlled homologous neuromodulatory cells in mice; alertness-related cell-type dynamics exhibited striking evolutionary conservation and modulated behavior similarly. These experiments establish a method for unbiased discovery of cellular elements underlying behavior and reveal an evolutionarily conserved set of diverse neuromodulatory systems that collectively govern internal state.
中文翻译：
大脑状态协调调制的祖先回路。
大脑的内部状态深刻地影响着行为。神经调节可以控制警觉性等波动状态，但所涉及的潜在机制和细胞类型尚不完全清楚。我们开发了一种方法，通过将全脑活动成像与高内涵分子表型分析和细胞分辨率的体积配准相结合，在全球范围内筛选参与行为的细胞类型。我们使用这种方法 (MultiMAP) 来记录斑马鱼在报告警觉性的反应时间任务中的 22 种神经调节细胞类型。我们确定了多种与警觉性相关的单胺能、胆碱能和肽能细胞类型，并发现这些细胞类型的活动在警觉性提高期间相互关联。接下来，我们记录并控制了小鼠的同源神经调节细胞；警觉性相关的细胞类型动力学同样表现出惊人的进化保守性和调节行为。这些实验建立了一种无偏见地发现潜在行为的细胞元素的方法，并揭示了一组进化上保守的不同神经调节系统，这些系统共同控制内部状态。
更新日期：2017-11-02
中文翻译：
大脑状态协调调制的祖先回路。
大脑的内部状态深刻地影响着行为。神经调节可以控制警觉性等波动状态，但所涉及的潜在机制和细胞类型尚不完全清楚。我们开发了一种方法，通过将全脑活动成像与高内涵分子表型分析和细胞分辨率的体积配准相结合，在全球范围内筛选参与行为的细胞类型。我们使用这种方法 (MultiMAP) 来记录斑马鱼在报告警觉性的反应时间任务中的 22 种神经调节细胞类型。我们确定了多种与警觉性相关的单胺能、胆碱能和肽能细胞类型，并发现这些细胞类型的活动在警觉性提高期间相互关联。接下来，我们记录并控制了小鼠的同源神经调节细胞；警觉性相关的细胞类型动力学同样表现出惊人的进化保守性和调节行为。这些实验建立了一种无偏见地发现潜在行为的细胞元素的方法，并揭示了一组进化上保守的不同神经调节系统，这些系统共同控制内部状态。
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