决策科学：神经元连接如何加强选择？
决策科学：神经元连接如何加强选择？
哈佛大学医学院的神经科学家团队通过结合行为、结构和功能分析，首次揭示了大脑神经元在决策过程中的具体交流机制。研究发现，特定神经元群体通过抑制相反选择的神经元来加强决策，这一发现为理解大脑决策过程提供了新的视角。
图源：Pixabay
最近的一项新研究，揭开了大脑神经元在决策过程中如何进行交流以及神经元连接如何帮助强化选择的神秘面纱。这项由哈佛大学医学院的神经科学家领导的对小鼠的研究，是首次将结构、功能和行为分析相结合，以探究神经元之间的相互联系如何支持决策过程。研究成果已于2月21日在《自然》杂志上发表。
哈佛大学医学院布拉瓦特尼克研究所的神经生物学副教授，同时也是波士顿儿童医院的神经学教授，李维中(音译,Wei-Chung Allen Lee)表示：“大脑的决策是如何形成的，尤其是与决策密切相关的脑区的神经回路（即神经元是如何相互连接的），这一点目前还不十分清楚。”
李维中与哈佛大学医学院神经生物学教授克里斯托弗·哈维（Christopher Harvey）和汉堡大学医学中心-埃彭多夫教授斯特凡诺·潘泽里（Stefano Panzeri）是这篇论文的共同第一作者。
在这项研究中，小鼠的任务是在迷宫中做出选择，以寻找奖励。研究人员发现，当小鼠作出向左或向右的决定时，会激活一连串的神经元群体，进而抑制与相反选择相关的神经元。李教授表示，这些神经元群体之间的特定连接可能通过关闭替代选择的神经通路来帮助形成决策。
在一次偶然的消防演习期间，哈维和李在办公楼外的长椅上相遇，这让他们意识到他们的工作具有互补性。那天，他们建立了合作关系，决定共同进行研究。
哈维的实验室通过在虚拟现实迷宫中测试小鼠，研究决策的行为和功能方面。这些实验显示，当动物决定向左或向右时，不同但相互交织的神经元群体会被激活。
李的研究领域是连接组学，这是一门新兴的神经科学分支，旨在绘制大脑神经元之间的全面连接图。他的目标是搞清楚“哪些神经元在进行交流，以及它们是如何组织成网络的”。
通过结合各自的专长，哈维和李深入探究了参与决策过程的不同类型的神经元以及它们之间的连接方式。新研究的重点是大脑中一个名为后顶叶皮层的区域。这是一个重要的"整合枢纽"，它接收并处理多种感官收集的信息，帮助动物做出决策。
哈维的实验室记录了小鼠在虚拟现实中穿越T形迷宫时的神经活动，而李的实验室则使用先进的显微镜技术绘制了迷宫任务中记录的相同神经元之间的结构连接图。他们将兴奋性神经元（激活其他细胞的神经元）与抑制性神经元（抑制其他细胞的神经元）区分开，发现当小鼠决定向右转时，特定的兴奋性神经元会被激活，并进一步激活抑制性神经元，从而抑制“左转”神经元的活动，反之亦然。
这些发现告诉我们动物如何通过抑制其他选择来坚持原本的决策，这可能是一种潜在的防止 “改变主意”的机制。虽然这些发现还需在人类中得到验证，但李预计在不同物种间会存在一定的共性。
这项研究给许多未来的研究指出了一条新的道路，包括探索大脑其他区域在决策中的作用以及神经元之间的联系。李说：“我们利用这些综合技术找到了一种连接规则，现在我们的目标是发现更多的规则。”
大脑神经元连接
参考文献（点击滑动查看）
- Aaron T. Kuan, Giulio Bondanelli, Laura N. Driscoll, Julie Han, Minsu Kim, David G. C. Hildebrand, Brett J. Graham, Daniel E. Wilson, Logan A. Thomas, Stefano Panzeri, Christopher D. Harvey, Wei-Chung Allen Lee. Synaptic wiring motifs in posterior parietal cortex support decision-making. Nature, 2024; DOI: 10.1038/s41586-024-07088-7