CNN报道，来自 22 个实验室的神经科学家通过前所未有的国际合作，创造了一项具有里程碑意义的成就：一张显示决策过程中整个大脑活动的神经图。

这些数据收集自139只小鼠，涵盖了大脑279个区域超过60万个神经元的活动——约占小鼠大脑的95%。这张图谱首次完整展现了大脑在决策过程中的活动。

纽约大学格罗斯曼医学院神经科学和生理学系主任兼神经科学研究所所长保罗·W·格里姆彻博士在谈到研究人员时表示：“他们创建了人们所能想象到的最大规模的数据集。”

未参与这项新研究的格里姆彻告诉美国有线电视新闻网 (CNN) 称，“在神经科学领域，这将作为一件重大事件载入史册。”

为了构建这张图谱，研究人员首先创建了一个标准化的程序，供各个实验室共享，然后追踪小鼠在响应视觉提示时的神经活动，并整合各个实验室收集的所有数据。这项历时七年的研究成果，通过两项研究呈现，于9月3日发表在《自然》杂志上。

“基本上有两个重要的结果，这就是我们发表两篇论文的原因，”日内瓦大学基础神经科学正教授亚历山大·普盖特（Alexandre Pouget）说道。其中一项研究概述了与决策相关的脑电活动的广泛分布。另一项研究则利用这些数据来评估预期如何影响选择。普盖特是第一项研究的合著者，也是第二项研究的资深作者。

“我们从零开始，”他告诉CNN。“以前从来没有人尝试过这样的事情。”

先前的研究表明，在决策过程中，小簇神经元仅在大脑的某些区域激活，主要集中在与感觉输入和认知相关的区域。但新的图谱揭示，神经活动的范围要广泛得多，在决策的不同阶段，电信号几乎遍布小鼠的整个大脑。

几十年来，科学家们一直使用电极记录单个神经元的电脉冲来研究特定任务中的大脑活动。但一次记录一个神经元既困难又缓慢；几个月的工作才能从大约100个神经元中获得结果，这使得该技术最适合研究大脑中高度针对性的区域。

过去十年，神经科学取得了巨大的飞跃，推出了名为“神经像素”（Neuropixels）的数字神经探针，可以同时监测数千个神经元。这些灵敏的电极是绘制新图谱的重要工具。

Pouget 表示：“我们从观察一个区域的几百个神经元发展到观察所有大脑区域的 60 万个神经元。”

在实验中，老鼠戴着电极头盔，转动一个微型方向盘来控制屏幕上黑白条纹圆圈的移动。圆圈会短暂地出现在屏幕的左侧或右侧，成功将圆圈转向中心的老鼠会获得糖水奖励。当老鼠对所见内容做出反应时，Neuropixels 探针会记录它们大脑中的电信号。

根据这张图，大脑后部处理视觉输入的区域的活动首先激增。随后，活动扩散到整个大脑，当老鼠的决定最终导致运动时，运动控制区域开始活跃起来。当老鼠获得糖分奖励时，大脑开始广泛活动。

“这不仅仅是几个区域参与其中，而是一个非常庞大的区域网络，它们协同工作，”Pouget 说。研究作者报告称，了解大脑中有多少区域参与了决策将有助于研究人员对复杂行为进行更有针对性的研究。

研究人员还给老鼠们设置了额外的挑战。有时圆圈很模糊，甚至几乎看不见。为了决定如何转动转轮获得奖励，老鼠必须回忆起之前尝试时看到的内容。

“这叫做先验知识，”普盖特说。“你做的每一个决定都是这样得出的。”

神经科学家此前假设，大脑在决策早期就能获取先验知识，“因此，一旦你开始处理感官刺激，你就会按照你所期望的情境去做，”Pouget 说。

他指出，大脑地图证明这一预测是正确的。

格里姆彻表示，正如其他学科的大规模国际合作改变了科学研究的方式一样，绘制大脑活动图谱的工作范围也将改变神经科学的发展。

他说：“传统上，生物科学是实验室之间独立进行的科学研究”，这与物理学和天文学中常见的多实验室合作不同。一个显著的例子是斯隆数字巡天项目，该项目汇集了数百名天体物理学家和天文学家，绘制了迄今为止最详细的宇宙三维地图，覆盖了超过三分之一的夜空。

“斯隆数字巡天彻底改变了我们收集天文数据并将其分发给天体物理学家的方式，”格里姆彻说道。大脑地图背后的研究机构——国际脑实验室——的愿景是“为大脑构建一个斯隆数字巡天”。

IBL 联合创始人 Pouget 补充道，理想情况下，这张图谱将成为神经科学家之间众多大规模合作中的首个：“我们真心希望这能激励其他团体开始采用这种方法开展工作。”