新研究發(fā)現(xiàn)集體神經(jīng)活動的形狀像甜甜圈的表面

高級大腦功能是由神經(jīng)網(wǎng)絡中數(shù)千個神經(jīng)元之間的活動協(xié)調(diào)產(chǎn)生的。對于網(wǎng)格單元，這些神經(jīng)網(wǎng)絡對話導致我們對位置的理解、我們的導航能力和我們的心理地圖。

“這一發(fā)現(xiàn)提供了關于腦細胞如何作為一個社會集體運作的最初見解之一。它提供了一個前所未有的機會，讓我們得以一窺大型神經(jīng)元網(wǎng)絡如何產(chǎn)生無法從單個細胞的活動中推斷出來的特性。這些集體代碼是線索到大腦的所有高級認知功能，”神經(jīng)科學教授兼挪威科技大學 (NTNU) Kavli 系統(tǒng)神經(jīng)科學研究所聯(lián)合主任 Edvard Moser 說。

大腦如何組織信息的理論

在神經(jīng)科學中，理論和實驗就像地圖和地形一樣相輔相成。沒有地圖，您會迷失在未知中。如果無法訪問神經(jīng)景觀，您將只能進行推測。

過去五十年來最有前途的神經(jīng)科學理論之一預測了大腦中的神經(jīng)網(wǎng)絡如何組織信息。它提出神經(jīng)網(wǎng)絡是自組織的，并且活動不是由感覺或運動輸入定義的，而是由網(wǎng)絡中的細胞連接的特定方式定義的。

該理論稱為連續(xù)吸引子網(wǎng)絡 (CAN)，之前從未經(jīng)過測試。測試它需要分析同腦網(wǎng)絡中成百上千個細胞同時記錄的活動，同時動物正在積極執(zhí)行不同的任務。這是不可能的——直到現(xiàn)在。

四項關鍵進展使這項研究成為可能。

NTNU 的 Kavli 系統(tǒng)神經(jīng)科學研究所共同開發(fā)并發(fā)現(xiàn)了四項進展中的兩項。第一個是最近開發(fā)的名為 Neuropixels 的超級工具，它使研究人員能夠訪問數(shù)百到數(shù)千個細胞的神經(jīng)活動，而第二個是最容易理解的高級大腦功能，即內(nèi)嗅皮質(zhì)中的網(wǎng)格細胞網(wǎng)絡生成大腦的 GPS。

挪威科技大學數(shù)學科學系開發(fā)了第三個組成部分，即高級拓撲方法。

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