Science重磅发布全球首张大脑图谱，揭秘决策背后的大脑活动情况

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早上好，我是脑叔，一个爱聊脑的家伙。

想象一下：当你手握方向盘，在陌生路口犹豫不决。导航延迟，路牌模糊，你必须快速决定左转还是直行——这一刻，你的大脑内部正上演着一场怎么样的剧情？

过去，科学家们认为这类决策仅由大脑中少数“高级部门”（如前额叶）处理。但一项刚刚发表于《自然》杂志的突破性研究，彻底颠覆了这一认知。通过绘制全球首张“全脑决策图谱”，这个跨国科学家团队发现：当我们做出选择时，几乎整个大脑都在参与这场“集体决策”。

这项历时七年、由22个实验室共同完成的研究，对139只小鼠的大脑279个区域中超过60万个神经元进行了监测，覆盖了大脑95%的区域。这张图谱首次提供了决策时整个大脑活动情况的完整图像。

图像中的每个彩色点代表在决策过程中放电的神经元。

为了构建这张图谱，研究人员首先创建了一个可在各实验室共享的标准程序，然后在小鼠对视觉提示做出反应时追踪其神经活动，并整合了每个实验室收集的所有数据。

“他们创建了迄今为止规模最大的数据集，这超出了任何人的想象，”纽约大学格罗斯曼医学院神经科学与生理学系主任、神经科学研究所所长Paul W. Glimcher博士如此评价这项研究，在神经科学领域，“这将被载入史册，成为一个重大事件。”

先前的研究表明，在决策过程中，只有大脑的某些部分（主要是与感觉输入和认知相关的区域）会有小簇神经元放电。但新图谱揭示，神经活动要广泛得多，在决策的不同阶段，电信号几乎遍及小鼠的整个大脑。

从单个神经元到同时观察数千个

几十年来，科学家们一直通过使用记录单个神经元电脉冲的电极来研究执行特定任务时的大脑活动。但一次记录一个神经元既困难又缓慢；数月的工作只能获得大约100个神经元的结果，使得该技术最适合研究高度特定的大脑区域。

在过去的十年中，随着名为神经像素（Neuropixels）的数字神经探针的发展，神经科学取得了巨大飞跃，这种探针可以同时监测数千个神经元。这些灵敏的电极是创建新图谱的重要工具。

“我们从观察一个区域仅仅几百个神经元，扩展到观察所有大脑区域的60万个神经元，”Pouget说。

为了构建这张图谱，研究团队设计了一个精巧的实验：小鼠戴着电极头盔，同时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小鼠会获得糖水作为奖励。当小鼠对所见之物做出反应时，神经像素探针记录了它们大脑中的电信号。

根据该图谱，活动首先在大脑后部处理视觉输入的区域激增。然后活动扩散到整个大脑，随着小鼠的决定最终转化为行动，控制运动的区域也活跃起来。当小鼠获得含糖奖励时，广泛的大脑活动随之而来。

“不仅仅是少数几个区域参与其中，而是一个非常大的区域网络协同工作，”Pouget说。研究的作者们报告称，了解大脑有多少部分参与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。

研究人员还给小鼠增加了一项额外挑战。有时圆圈很模糊，或者几乎看不见。为了决定向哪个方向转动方向盘才能获得奖励，小鼠必须回忆它在先前尝试中看到的情况。

“这叫做先验知识（prior knowledge），”Pouget说。“你做出的每一个决定都是这样完成的。”

神经科学家先前假设，大脑在决策早期就会调用先验知识，“这样一旦你开始处理感觉刺激，你就是在你所预期的背景下进行的，”Pouget说。他指出，大脑图谱证明这一预测是正确的。

“大脑的斯隆数字巡天”

Glimcher说，正如其他学科的大规模国际合作改变了科学进行的方式一样，这项产生大脑活动图谱的工作的规模，对神经科学来说也是一个改变游戏规则的事件。

“传统上，生物科学一直是逐个实验室进行的科学，”他说，这与物理和天文学中经常发生的多实验室合作不同。一个著名的例子是斯隆数字巡天（Sloan Digital Sky Survey），它涉及数百名天体物理学家和天文学家，制作了有史以来最详细的宇宙三维地图，涵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在天体物理学家之间分发的方式，”Glimcher说。大脑图谱背后研究机构——国际脑实验室（International Brain Laboratory, IBL）的愿景是“为大脑构建一个斯隆数字巡天”。

IBL联合创始人Pouget补充说，理想情况下，这张图谱将是神经科学家之间许多大规模合作中的第一个：“我们真诚地希望这将激励其他团队开始采用这种方法工作。”

原文作者：Mindy Weisberger

原文参考：https://www.cnn.com/2025/09/09/science/brain-map-decision-making

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