首張完整動物大腦活動圖譜發佈

科技日報記者 張夢然

通過一項大規模全球合作，國際腦實驗室的神經科學家團隊在最新一期《自然》雜誌上發佈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活動的精細動態。這項研究標誌着神經科學領域取得了一次重大突破，其規模之大前所未有，覆蓋了279個腦區，佔全腦體積的95%以上，記錄神經元總數超過50萬個。這張全腦活動圖開啓了理解大腦整體功能的新紀元。

該圖譜依託國際腦實驗室於2017年建立的新型協作模式，由來自歐洲和美國12個頂尖實驗室的科學家共同完成。這一協作模式強調標準化實驗流程、統一的數據採集工具和共享的數據處理管道，極大提升了研究的可重複性。團隊使用先進的電極探針，在小鼠執行視覺決策任務時同步記錄全腦神經活動。實驗中，小鼠需根據屏幕上左右閃爍的光信號轉動輪子以獲取獎勵，而在光線微弱的試驗中，它們必須依賴以往經驗進行推測。

研究發現，與決策相關的神經活動遍佈全腦，不僅出現在運動和認知區域，也廣泛存在於感覺處理區。這表明大腦各區域之間存在持續而緊密的交流，而非孤立運作。更令人驚訝的是，個體基於過往經歷形成的預測——先驗期望，同樣在全腦範圍內被編碼，甚至在丘腦等早期感覺中繼區域也能檢測到。這一結果支持了“大腦是預測機器”的理論，説明期望在引導行為中起着核心作用，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機制的理解，也為研究精神分裂症、自閉症等與預期處理異常相關的神經精神疾病提供了新線索。團隊成員強調，這項工作代表了從傳統單點研究向全腦系統視角研究的範式轉變。

多位核心成員指出，如此大規模的項目單靠一個實驗室無法完成，唯有通過全球緊密協作才得以實現。目前，國際腦實驗室已公開共享其工具、數據和平台，未來，團隊計劃拓展研究範圍，探索更多神經科學問題，並歡迎全球研究者加入這一協作網絡。

總編輯圈點

這是一項單個課題組無法完成的研究。通過全球合作，科研人員首次繪製出了小鼠全腦神經活動圖譜。它以極高的分辨度，觀察了小鼠大腦在做決策時279個腦區的神經元活動。此前，對大腦的研究通常聚焦一個或幾個特定腦區，這次的完整圖譜，可以幫助人類更好地從整體上理解大腦功能。研究發現，大腦各個腦區一直在緊密溝通，而“先驗期望”似乎是一個影響大腦運作的關鍵因素。這提示我們，一些神經系統疾病，有可能和處理預期功能異常相關。