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绘制全脑神经活动图谱(科技大观)
人民日报· 2025-11-30 22:01
研究核心观点 - 国际脑实验室在《自然》杂志发表里程碑研究,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 [1] - 该研究通过建立高度标准化的实验范式,整合全球12个实验室的数据,打破了全脑神经元活动同步记录和数据整合的困局 [2] - 研究发现大脑决策过程是“全城点亮”式的去中心化动态协同,而非依次启动特定指挥中心,对理解高级认知功能和神经精神疾病具有重要意义 [3] 研究方法与规模 - 研究在12个分布于全球各地的实验室中,使用相同的设备、训练流程和行为任务,让小鼠完成一项视觉抉择任务 [2] - 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 [2] - 所有数据通过统一的分析流程进行整合,构建出动态、全景式的“全脑神经活动图谱” [2] 研究发现与科学意义 - 当小鼠进行任务时,其大脑呈现出一场“全城点亮”式的协同激活,信号迅速向全脑扩散,与抉择相关的神经编码在多个脑区几乎同步涌现 [3] - 研究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,奖励到来时全脑出现广泛的节律性同步活动 [3] - 这一发现提示许多神经精神疾病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,未来治疗策略或将从“定点修复”转向“网络调控” [3] 研究局限与未来方向 - 当前图谱主要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 [4] - 实验中的动物处于头部固定状态,未来如何在自由行为场景下进行全脑记录是一个重要课题 [4] - 未来研究需将神经活动的“灯光地图”与神经连接的“线路地图”相互印证、叠加整合,以构建多维度的全景神经图谱 [4] 研究组织模式与行业影响 - 研究采用“分布式科研网络”模式,12个实验室在统一标准下分工协作、共享数据,实现远超单个团队能力的科学突破 [4] - 这种协同模式为脑科学研究拓展了新范式,将推动类脑智能、脑机接口与神经精神疾病治疗的持续突破 [4]