腦神經元連接同步定位首獲成功
日期：2011-05-09 08:08:18
來自倫敦大學威康信托基金會神經科學學院的研究人員研發了一種新型技術，首次可以同時定位大腦中神經元之間的連接，以及功能，這對于未來研發計算機模擬大腦具有重要意義。這一研究成果公布在Nature雜志上。
領導這一研究的是倫敦大學神經科學學院Thomas D. Mrsic-Flogel博士，其研究組主要興趣在于大腦是如何編碼信息，如何從一個或多個神經元上獲得的信息傳遞到神經網絡中。
神經元以及神經元之間的突觸連接是大腦執行功能的結構基礎，位于大腦不同部位的神經元往往執行不同的功能。通過繪制這些突觸連接，我們可以明白大腦里的信息傳遞，認知、感覺、和思想產生的原理，以及老年癡呆、精神分裂癥、腦血栓等疾病下一些大腦功能失效的原因。但是目前繪制突觸連接是一項非常復雜的任務，而且學術界對于神經突觸與神經元功能的行使之間是相互獨立還是相互依賴的關系還一直存在爭論。
在這篇文章中，研究人員將體內雙光子鈣成像方法，與全細胞記錄方法結合，通過計算機系統模擬大腦，了解神經元之間的連接。他們將焦點聚集在視覺方法，研究人員分析了大鼠的視皮質，這個區域的不同神經元負責接受來自圖像中的不同細節，不同的細胞負責不同的細節加工。像人臉這樣復雜的圖像，則需要更高級的視神經元進行識別整理，如果這些高級神經元損壞，人們還能識別個別特征（例如：眼睛、鼻子），但對于復雜圖像（例如：人臉）將不能識別。
之后研究人員利用高分辨率的示蹤成像系統，發現突觸連接更傾向于在行使同一類功能的神經元之間形成，具有相似刺激偏好的神經元比那些具有不同偏好的神經元能以更高速度連接。這說明兩者的關系是相互依賴的，存在專門處理相關感覺信息的精細的子網絡。
利用這一方面，研究人員希望能了解分別于腦部不同皮層的神經元功能及其連接性，這樣就能研發出大腦連接電腦模型，揭示出支持不同感覺或運動功能的神經回路在大腦中是怎樣構建的。當然由于人腦中存在上千億個神經元，每個神經元又與成千上萬的神經元形成連接，因此要用計算機模擬出大腦是如何工作的并不容易，不是一兩年就能完成的，而且不僅需要不同領域的研究人員協同努力，還需要一臺超級計算機。
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