研究人員通過大腦活動預(yù)測老鼠的行為

2022年1月4日整理發(fā)布：如果行為是一種語言，那么 UO 神經(jīng)科學(xué)家 Luca Mazzucato 正在解碼它的語法。

他和他的團隊在一項新研究中表明，大量神經(jīng)元中不同的、協(xié)調(diào)的活動可以預(yù)測大鼠的未來行為。他們創(chuàng)建了一個字典，將大腦活動模式與簡單的動作聯(lián)系起來。這一發(fā)現(xiàn)幫助他們了解大腦如何決定未來行動的時間，并將小行動連接成更大的序列。

他和他的團隊于 10 月 29 日在《神經(jīng)元》雜志上報告了他們的結(jié)果。

“在這篇論文中，我們弄清楚了大腦中創(chuàng)造簡單行為序列的規(guī)律，”馬祖卡托說。

每一個復(fù)雜的行為都是由一系列更簡單的動作組成的，就像一個句子可以解構(gòu)成串在一起的單詞的音節(jié)一樣。雖然這些步驟的組合方式具有靈活性，但也有一些規(guī)則來控制哪些組合有意義，哪些沒有意義。

例如，穿過一個房間。一個人的步伐可能會有所不同，但看到連續(xù)兩個左腳步驟是不尋常的。預(yù)測復(fù)雜的行為需要理解這種語法——行為受到約束的方式和不受約束的方式。

Mazzucato 想弄清楚是什么讓動物決定在特定時間采取某種行動，以及這種選擇在大腦中是如何表現(xiàn)的。

他和他的團隊由博士后 Stefano Recanatesi 和 Ulises Pereira 領(lǐng)導(dǎo)，與葡萄牙里斯本尚帕利莫未知中心的神經(jīng)科學(xué)家 Zachary Mainen 合作。他們進行了一項實驗，訓(xùn)練老鼠將鼻子戳進籠子壁上的一個點，然后移動到籠子里的另一個地方喝水。如果老鼠立即去尋找獎勵，它們會喝一小口;如果他們能等 10 或 20 秒，他們就會得到更多的水。老鼠的一系列動作相對固定，但每只動物都可以選擇時間。

當老鼠四處亂竄時，研究人員跟蹤了大腦中稱為運動皮層的部分中大量神經(jīng)元的活動，該部分參與規(guī)劃運動。

研究人員發(fā)現(xiàn)，大鼠的未來意圖由運動皮層中大量神經(jīng)元的協(xié)調(diào)活動所代表。每個動作都會在運動皮層中產(chǎn)生一個獨特的特征，一組神經(jīng)元以協(xié)調(diào)一致的方式運作。當一只老鼠準備切換到不同的動作時，神經(jīng)信號突然發(fā)生了變化。

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