據王菁介紹,靈長類動物的大腦皮層中信息處理單元呈現柱狀結構,大腦由這些功能柱整齊排布而成。如果將大腦中不同的功能柱理解為一座座不同功能的“大廈”,神經連接就像“信息公路”將它們連接成網絡。基于大腦網絡,信息從感覺器官輸入,在腦內傳遞和處理,最終產生記憶、情緒和行為。“因此理解大腦需要掌握大腦的‘交通圖’。”
研究團隊發明的新技術結合了激光刺激和磁共振功能成像,在1小時至2小時的掃描中即可獲得腦網絡的初步結果,更快速、更系統、更清晰地繪制出大腦的“交通圖”,方便了研究全腦尺度各腦區的響應程度,從而了解信息的傳遞路徑。
浙江大學系統神經與認知科學研究所研究助理、論文第一作者徐國華表示,“如果把大腦信息的傳送看作是寄快遞,現在我們的方法,已能夠詳細定位包裹發出和抵達的街道、樓層。”
“該方法可以被用于系統性地逐個刺激大腦皮層功能柱,從而全面地描繪靈長類亞毫米水平的神經連接組。”王菁介紹,這項新技術將為繪制高分辨率功能柱的全腦網絡圖奠定基礎,推動大規模全腦功能網絡研究。
相關研究成果已發表在《科學·進展》雜志上。
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