了解大腦區(qū)域如何交流是神經科學中最古老的問題之一。倫敦大學學院塞恩斯伯里威康中心的研究人員使用因果技術來揭示大腦中的兩個新皮質區(qū)域如何相互交流，并發(fā)現(xiàn)它們對彼此的影響在比以前想象的更快的時間尺度上發(fā)生變化。
大腦中有大約 800 億個神經元和 100 萬億個連接，神經科學家很難解開導致行為的網絡。在今天發(fā)表在《神經元》雜志上的一項新研究中，SWC 研究人員闡明了大腦皮層中的兩個視覺區(qū)域，初級視覺皮層(V1) 和外側內側區(qū)域 (LM) 如何相互影響，以及這種交流如何在快速的時間跨度內發(fā)生變化。
“我們想研究區(qū)域之間的交流，以了解不同的大腦區(qū)域如何協(xié)同工作來處理視覺刺激。從經典研究中，我們知道存在具有前饋和反饋通路的視覺區(qū)域層次結構。大腦中的第一層次層次結構SWC 研究員、該論文的合著者 Mitra Javadzadeh 說，在靈長類動物中，皮質是 V1，第二級是 V2，相當于 LM。
“我們對 V1 和 LM 之間的解剖學聯(lián)系的預期是，一個區(qū)域的神經元活動對另一個區(qū)域的影響將是相對恒定的;然而，我們驚訝地發(fā)現(xiàn)它是動態(tài)的，并且會隨著時間而變化。這些變化可能發(fā)生得非常迅速，在幾十毫秒內，”SWC 小組負責人、該論文的合著者 Sonja Hofer 說。
從歷史上看，科學家們從不同的大腦區(qū)域進行記錄，并使用統(tǒng)計相關性來推斷一個區(qū)域如何影響另一個區(qū)域。在這項研究中，Javadzadeh 和 Hofer 采用了因果方法，通過使用神經元擾動來研究區(qū)域間相互作用隨時間的動態(tài)。
神經科學家從小鼠 V1 和 LM 的神經元群中記錄下來，并使用光遺傳學使一個區(qū)域的活動短暫沉默，并量化另一個區(qū)域的活動如何增加或減少。這向他們展示了第一個區(qū)域在塑造第二個區(qū)域的發(fā)射率方面的貢獻。
Javadzadeh 和 Hofer 在這些大腦區(qū)域處理視覺信息時隨時間測量了這些貢獻。令人驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)操縱一個區(qū)域對另一個區(qū)域的活動的影響會隨著時間的推移在快速的時間尺度上發(fā)生變化。例如，V1 區(qū)域的神經元可以在某個時間點響應區(qū)域 LM 降低其活動，但在 100 毫秒后不受 LM 活動的影響。此外，如果視覺刺激與動物的行為相關，例如，如果它預測獎勵的發(fā)生，那么這些影響的變化發(fā)生得更快。
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