Neuron：对于大脑区域之间的交流，毫秒很重要

　　

   

   

测量一个皮层区域神经元活动的变化，同时干扰另一个区域的活动

了解大脑区域如何交流是神经科学中最古老的问题之一。伦敦大学学院塞恩斯伯里·威康中心的研究人员使用因果技术揭示了大脑中两个新皮层区域是如何相互交流的，他们发现，它们对彼此的影响变化的时间比之前认为的要快得多。

大脑中大约有800亿个神经元和100万亿个连接，对神经科学家来说，解开导致行为的网络一直是一个挑战。在今天发表在《神经元》杂志上的一项新研究中，SWC的研究人员阐明了大脑皮层中的两个视觉区域，初级视觉皮层(V1)和内侧外侧区(LM)是如何相互影响的，以及这种交流是如何在快速的时间跨度内发生变化的。

“我们想研究区域之间的交流，以了解不同的大脑区域是如何共同工作来处理视觉刺激的。从经典研究中，我们知道视觉区域有一个前馈和反馈路径的层级。大脑皮层的第一个层次是V1，灵长类动物的第二个层次是V2，相当于老鼠的LM，”SWC的研究员和论文的合著者Mitra Javadzadeh说。

“我们从V1和LM之间的解剖联系中预期，一个区域的神经元活动对另一个区域的影响将是相对恒定的;然而，我们惊讶地发现，它是动态的，并随着时间的推移而变化。这些变化可能发生得非常快，在几十毫秒内，”SWC的小组领导人和论文的合著者索尼娅·霍弗说。

历史上，科学家们从不同的大脑区域进行记录，并使用统计相关性来推断一个区域如何影响另一个区域。在这项研究中，Javadzadeh和Hofer转而采用了因果方法，使用神经元扰动来研究区域间相互作用随时间的动态变化。

神经科学家从小鼠V1和LM的神经元群体中记录下来，并使用光遗传学短暂地沉默一个区域的活动，并量化活动如何在另一个区域增加或减少。这向他们展示了第一个区域对第二个区域的射速的影响。

贾瓦德扎德和霍弗在这些大脑区域处理视觉信息时，随着时间的推移测量了这些贡献。令人惊讶的是，他们发现，控制一个区域对另一个区域活动的影响会随着时间的推移而快速变化。例如，V1区的神经元在某个时间点对LM区的反应可以降低其活性，但在100毫秒后不会受到LM活性的影响。此外，如果视觉刺激与动物的行为相关，例如，如果它预测了奖励的发生，那么这些影响的变化发生得更快。

这些快速变化的影响的功能尚不清楚，但作者假设，它们可能让皮层区域在很短的时间内控制它们影响的下游大脑区域的处理的不同方面。这将意味着，各个区域在塑造彼此活动方面发挥的作用可以是灵活的，并根据行为的动态需求量身定做。

除了探索这些动态交互的功能之外，Javadzadeh和Hofer正在与盖茨比计算神经科学单元的科学家们一起工作，该单元与SWC位于同一栋楼里，他们想要了解它们产生的机制。

文章标题

Dynamic causal communication channels between neocortical areas