Nature：成功绘制大脑决策地图！科学家揭示小鼠机体行为背后的神经密码

来源：100医药网 2025-09-05 13:07

这项研究通过大规模的神经记录和标准化的行为任务揭示了小鼠大脑在决策过程中复杂的神经活动模式。

在当今快节奏的生活中，决策能力对于人类来说至关重要，无论是日常的小选择，比如早餐吃什么，还是重大的人生抉择，比如职业规划，我们的大脑都在不断地处理信息并做出决策。然而，大脑是如何在众多相互连接的区域中整合感官输入、预期和决策从而发起运动并做出决策的呢？这一直是神经科学中的一个关键挑战。目前全球约有4.6%的人口患有某种形式的神经发育障碍，这些障碍往往与决策能力受损有关，此外，随着年龄的增长，大脑的决策能力也会逐渐下降从而影响老年人的。那么，大脑在决策过程中究竟发生了什么？这些变化又是如何影响我们的行为和健康的呢？

为了深入理解大脑在决策过程中的神经机制，日前，一篇发表在Nature杂志上题为 A brain-wide map of neural activity during complex behaviour 的研究报告中，来自华盛顿大学等机构的科学家们开展了一项开创性的研究，他们利用先进的神经科学技术和标准化的行为任务记录了小鼠在执行决策任务时的大脑活动。研究人员的目的是揭示大脑在处理感官信息、做出决策和执行运动时的神经活动模式，从而为理解大脑的决策机制提供新的视角并为相关神经疾病的治疗提供理论依据。

研究中的实验对象为139只小鼠，这些小鼠被训练执行一个包含感官、认知和运动成分的决策任务；研究人员使用了699个Neuropixels探针进行研究，这些探针能同时记录多个脑区的神经活动。整个实验覆盖了小鼠大脑的279个区域，包括前脑、中脑、后脑和小脑。为了确保数据的可靠性，所有实验均在12个不同的实验室中进行并采用相同的行为任务和数据分析方法。

国际脑实验室的任务、数据类型和行为

当小鼠被训练在屏幕上出现视觉刺激时，研究人员通过转动轮子来指示刺激的位置，在小鼠执行任务时，研究人员使用Neuropixels探针记录其大脑中多个区域的神经活动；通过解码模型、单细胞、群体轨迹分析和编码模型等多种方法，研究人员分析了神经活动与任务变量（比如视觉刺激、选择、反馈和轮子运动）之间的关系。

实验结果表明，大脑中不同区域对任务变量的编码存在显著差异，比如视觉刺激的编码主要集中在视觉皮层和一些中脑及后脑区域，而选择和反馈的编码则更为广泛，涉及大脑的多个区域。此外，轮子运动的编码在大脑中也表现出广泛的分布，尤其是在后脑和中脑区域，这些发现表明，大脑在决策过程中涉及多个区域的协同工作，每个区域都对特定的任务变量做出反应。

综上，这项研究通过大规模的神经记录和标准化的行为任务揭示了小鼠大脑在决策过程中复杂的神经活动模式。研究结果表明，大脑中的多个区域在处理感官信息、做出决策和执行运动时都发挥着重要作用，这些发现不仅为理解大脑的决策机制提供了新的视角，还为相关神经疾病的治疗提供了潜在的靶点，比如，通过进一步研究这些神经活动模式的变化，科学家们就能开发出更有效的治疗方法来改善神经发育障碍患者的决策能力。未来，研究人员还将进一步探索这些神经活动模式在不同物种中的保守性以及其在疾病状态下的变化，从而为神经科学的发展开辟新的道路。（100yiyao.com）

参考文献：

International Brain Laboratory., Angelaki, D., Benson, B.et al..Nature645, 177 191 (2025). doi：10.1038/s41586-025-09235-0

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