全腦圖譜涵蓋大量神經(jīng)元。圖片來源：國際腦實驗室

通過一項大規(guī)模全球合作，國際腦實驗室的神經(jīng)科學(xué)家團(tuán)隊在最新一期《自然》雜志上發(fā)布了首張完整的動物大腦活動圖譜，其涵蓋了小鼠在決策過程中全腦神經(jīng)活動的精細(xì)動態(tài)。這項研究標(biāo)志著神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域取得了一次重大突破，其規(guī)模之大前所未有，覆蓋了279個腦區(qū)，占全腦體積的95%以上，記錄神經(jīng)元總數(shù)超過50萬個。這張全腦活動圖開啟了理解大腦整體功能的新紀(jì)元。

該圖譜依托國際腦實驗室于2017年建立的新型協(xié)作模式，由來自歐洲和美國12個頂尖實驗室的科學(xué)家共同完成。這一協(xié)作模式強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化實驗流程、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集工具和共享的數(shù)據(jù)處理管道，極大提升了研究的可重復(fù)性。團(tuán)隊使用先進(jìn)的電極探針，在小鼠執(zhí)行視覺決策任務(wù)時同步記錄全腦神經(jīng)活動。實驗中，小鼠需根據(jù)屏幕上左右閃爍的光信號轉(zhuǎn)動輪子以獲取獎勵，而在光線微弱的試驗中，它們必須依賴以往經(jīng)驗進(jìn)行推測。

研究發(fā)現(xiàn)，與決策相關(guān)的神經(jīng)活動遍布全腦，不僅出現(xiàn)在運動和認(rèn)知區(qū)域，也廣泛存在于感覺處理區(qū)。這表明大腦各區(qū)域之間存在持續(xù)而緊密的交流，而非孤立運作。更令人驚訝的是，個體基于過往經(jīng)歷形成的預(yù)測——先驗期望，同樣在全腦范圍內(nèi)被編碼，甚至在丘腦等早期感覺中繼區(qū)域也能檢測到。這一結(jié)果支持了“大腦是預(yù)測機(jī)器”的理論，說明期望在引導(dǎo)行為中起著核心作用，影響從感知到動作的全過程。

這一成果不僅深化了對決策神經(jīng)機(jī)制的理解，也為研究精神分裂癥、自閉癥等與預(yù)期處理異常相關(guān)的神經(jīng)精神疾病提供了新線索。團(tuán)隊成員強(qiáng)調(diào)，這項工作代表了從傳統(tǒng)單點研究向全腦系統(tǒng)視角研究的范式轉(zhuǎn)變。

多位核心成員指出，如此大規(guī)模的項目單靠一個實驗室無法完成，唯有通過全球緊密協(xié)作才得以實現(xiàn)。目前，國際腦實驗室已公開共享其工具、數(shù)據(jù)和平臺，未來，團(tuán)隊計劃拓展研究范圍，探索更多神經(jīng)科學(xué)問題，并歡迎全球研究者加入這一協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。

來源：科技日報