新的顯微鏡技術(shù)回答了神經(jīng)科學(xué)的基本問題

哺乳動(dòng)物的大腦是一個(gè)由緊密相連的神經(jīng)元組成的網(wǎng)絡(luò)，但神經(jīng)科學(xué)的謎團(tuán)之一是，捕獲大腦活動(dòng)相對(duì)較少成分的工具如何使科學(xué)家能夠預(yù)測小鼠的行為。很難相信大腦的復(fù)雜性很大程度上是由不相關(guān)的背景噪音造成的。

洛克菲勒的 Alipasha Vaziri 表示：“我們想知道為什么會(huì)出現(xiàn)這樣一個(gè)多余且代謝成本高昂的方案。”

現(xiàn)在，《神經(jīng)元》雜志上的一項(xiàng)新研究對(duì)小鼠中一百萬個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)進(jìn)行了前所未有的同步記錄，為這個(gè)基本問題提供了令人驚訝的答案：技術(shù)限制誤導(dǎo)了我們，而大腦的功能遠(yuǎn)比我們?cè)?jīng)想象的要多。

“之前關(guān)于大腦動(dòng)力學(xué)真實(shí)維度的假設(shè)可能是由于缺乏記錄足夠多神經(jīng)元的能力，”瓦齊里說。

使用 Vaziri 實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種定制技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，他們?cè)谏窠?jīng)活動(dòng)中觀察到的 90% 以上的維度(描述所觀察到的包含不同于噪聲的信號(hào)的神經(jīng)元?jiǎng)討B(tài)所需的獨(dú)立組件)是與所研究的小鼠的任何自發(fā)運(yùn)動(dòng)或感覺輸入無關(guān)。

數(shù)千個(gè)這樣的維度，包含了小鼠一半以上的累積神經(jīng)活動(dòng)，在空間和時(shí)間上分布在大腦中，沒有在任何一個(gè)區(qū)域形成明顯的簇，時(shí)間范圍從幾分鐘到不到幾秒。

顯然，老鼠正在利用這種普遍、持續(xù)的活動(dòng)來達(dá)到某種目的。但為了什么?“我們?nèi)匀徊恢溃@絕對(duì)是一個(gè)不同于噪音的信號(hào)，”瓦齊里說。“它可以為了解各種復(fù)雜的內(nèi)部狀態(tài)或神經(jīng)計(jì)算提供一個(gè)窗口。”

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