问答网首页 > 最新热搜 > 广州 > 科技大观:绘制全脑神经活动图谱
冲出梦魇冲出梦魇
科技大观:绘制全脑神经活动图谱
近期,国际脑实验室汇集全球12个知名神经科学研究团队,在《自然》杂志发表了一项里程碑式的研究成果:他们绘制出首张覆盖小鼠全脑、贯穿完整决策过程的高分辨率神经活动图谱。这项历时多年、横跨多个国家和地区的协同攻关,不仅刷新了人们对大脑如何做出决策的认知,更以“分布式科研”拓展了国际脑科学研究的新范式。

对一般认知而言,人们习惯于将大脑想象成一台精密的机器,不同脑区各司其职——视觉区“看”,运动区“动”,前额叶“思考”。其实,真实的大脑运行过程,可能更像一座昼夜不息的超级都市,信息在数百个功能区、数以万计的神经元之间高速流转、动态整合。要破解决策背后的神经密码,仅靠观察一两个脑区无异于管中窥豹。而由于当前技术的局限,研究者们难以在同一样本对象中实现全脑神经元活动的同步记录,数据标准的不一更使得跨实验室研究的整合难以实现。

此次国际脑实验室的研究打破了这一困局。他们建立了一套高度标准化的实验范式:在12个分布于全球各地的实验室中,研究人员使用相同的设备、训练流程和行为任务,让小鼠完成一项看似简单的视觉抉择——当屏幕左侧或右侧出现图案信号时,小鼠转动转盘将图案移到屏幕中间以获取饮水“奖励”。这一看似简单的任务包含了感知、决策、行动与反馈等认知环节。

为了捕捉全脑的神经响应,研究团队在139只小鼠的大脑中累计进行了699次电极插入,覆盖了279个解剖学定义的脑区,记录下约62.2万个神经元的放电活动。所有数据通过统一的分析流程进行整合,最终构建出一张动态、全景式的“全脑神经活动图谱”。需要强调的是,这并非单只动物的“全脑实时录像”,而是通过标准化实验与大规模数据融合,拼接出统计意义的全脑决策图景——如同用千万张航拍照片合成一座城市在不同时段的灯光热力图。

研究显示:当小鼠进行任务时,其大脑并非陆续启动一个个“指挥中心”,而是呈现出一场“全城点亮”式的协同激活。视觉刺激首先在经典视觉通路引发局部“亮灯”,然后信号迅速向全脑扩散,与运动准备、执行、奖赏预期等相关的信号在皮层与皮层下区域此起彼伏。尤为关键的是,与“左还是右”的抉择本身相关的神经编码,并非局限于前额叶等高级脑区,而是在多个脑区几乎同步涌现。这表明,脑内决策需要多个神经节点在毫秒级“时间窗”内相互作用、加权整合,共同形成行为输出。当“奖励”到来时,实验小鼠全脑还出现广泛的节律性同步活动,展现出神经系统的高度协同性。

这一发现对脑科学发展的意义深远。它意味着多个脑区的大量相互连接的神经元以一种“去中心化”的全脑动态协同方式实现决策等高级认知功能,也提示我们,许多神经精神疾病(如抑郁症、精神分裂症)可能并非单一脑区损伤所致,而是大规模神经网络协调失衡的结果。未来的治疗策略或将从“定点修复”转向“网络调控”,通过精准干预关键节点,恢复整体功能的动态平衡。

不过,当前图谱主要是揭示神经活动与行为之间的相关性。要确立因果关系,还需结合光遗传学、化学遗传学等干预手段,进一步验证整个网络连接体系中各个神经回路在决策中的作用。同时,该实验中的动物处于头部固定状态,未来如何在实验对象自由行为场景下进行全脑记录,也是一个重要的课题。进一步讲,这一神经活动的“灯光地图”通过与神经连接的“线路地图”研究相互印证、叠加整合,从而构建出多维度的全景神经图谱,为实现真正的“大脑数字孪生”提供可能。

值得一提的是,此次研究的组织方式也展现出高度的协同性。12个实验室如同大脑中的不同区域,在统一标准下分工协作、共享数据,最终实现远超单个团队能力的科学突破。通过这种“分布式科研网络”模式,全球研究者将绘制不断完善的图景,共同探索脑功能的深层机制,推动类脑智能、脑机接口与神经精神疾病治疗的持续突破。

(作者为中国科学技术大学生命科学学院教授)

(责编:王雅蝶、张永生)
文章来源:http://gd.people.com.cn/n2/2025/1201/c123932-41427972.html

免责声明: 本网站所有内容均明确标注文章来源,内容系转载于各媒体渠道,仅为传播资讯之目的。我们对内容的准确性、完整性、时效性不承担任何法律责任。对于内容可能存在的事实错误、信息偏差、版权纠纷以及因内容导致的任何直接或间接损失,本网站概不负责。如因使用、参考本站内容引发任何争议或损失,责任由使用者自行承担。

广州相关问答

  • 2026-02-12 广东省委社会工作部原副部长许典辉被开除党籍和公职

    中新网广州2月12日电(记者程景伟)据广东省纪委监委“南粤清风网”12日消息,经中共广东省委批准,广东省纪委监委对广东省委社会工作部原副部长许典辉严重违纪违法问题进行了立案审查调查。经查,许典辉丧失理想信念,背弃初心使命...

  • 2026-02-12 这条铁路,凭什么创造了世界单条铁路货运量的新纪录?

    原标题:数智赋能带动重载铁路提质增效货运突围看“大秦”(强国建设故事汇·百业千企焕新记)数据来源:中国铁路太原局集团有限公司物流是实体经济的“筋络”。1992年12月21日,中国境内首条重载铁路——大秦铁路全线开通运营。...

  • 2026-02-11 传承办赛理念 深化体育交流

    传承办赛理念深化体育交流(国际观澜)当地时间2月6日,第二十五届冬季奥林匹克运动会在意大利盛大启幕。4年前,在北京冬奥会闭幕式上,意大利米兰市与科尔蒂纳丹佩佐市的市长从时任国际奥委会主席巴赫手中接过奥林匹克会旗,标志着冬...

  • 2026-02-09 (新春走基层)广东徐闻港:护航海南自贸港跨海归家路

    中新网湛江2月9日电题:广东徐闻港:护航海南自贸港跨海归家路作者梁盛谢剑锋春潮涌动,年味渐浓。连日来,作为连接粤港澳大湾区与海南自贸港的水陆交通枢纽,广东湛江徐闻港车水马龙,人声鼎沸,2026年春运出行高峰渐行渐近。“以...

  • 2026-02-11 如果你或家人出现这几种走路姿势 要小心健康状况了

    走路,其实是身体最隐蔽的“健康显示器”。从步速到姿态,每一步都在悄悄告诉你:你的身体到底好不好。走路快慢藏着“长寿密码”美国《梅奥诊所学报》曾发表一项研究显示,无论体重如何,走路快的人往往更长寿。数据显示,走路快的人平均...

  • 2026-02-12 (新春走基层)广东科学中心带民众解锁新春科学互动新体验

    中新网广州2月12日电(记者王坚)新春将至,位于广州的广东科学中心精心筹备了一场集科技、文化、艺术与年味于一体的新春盛宴,为市民游客打造全龄友好的春节休闲好去处,带观众一起用科学的方式解锁马年,让大家在欢声笑语中感受科学...

最新热搜推荐栏目
推荐搜索问题
广州最新问答

问答网AI智能助手
Hi,我是您的智能问答助手!您可以在输入框内输入问题,让我帮您及时解答相关疑问。
您可以这样问我:
(新春走基层)广东多举措保障春节期间农村供水平稳有序
春节假期期间广东将有2次冷空气过程
广东省委社会工作部原副部长许典辉被开除党籍和公职
(新春走基层)广东科学中心带民众解锁新春科学互动新体验
春节前后广东计划组织专列24趟助务工人员返乡返岗