全脑图谱涵盖大量神经元。
图片来源：国际脑实验室
科技日报北京9月8日电 （记者张梦然）通过一项大规模全球合作，国际脑实验室的神经科学家团队在最新一期《自然》杂志上发布了首张完整的动物大脑活动图谱，其涵盖了小鼠在决策过程中全脑神经活动的精细动态。这项研究标志着神经科学领域取得了一次重大突破，其规模之大前所未有，覆盖了279个脑区，占全脑体积的95%以上，记录神经元总数超过50万个。这张全脑活动图开启了理解大脑整体功能的新纪元。
该图谱依托国际脑实验室于2017年建立的新型协作模式，由来自欧洲和美国12个顶尖实验室的科学家共同完成。这一协作模式强调标准化实验流程、统一的数据采集工具和共享的数据处理管道，极大提升了研究的可重复性。团队使用先进的电极探针，在小鼠执行视觉决策任务时同步记录全脑神经活动。实验中，小鼠需根据屏幕上左右闪烁的光信号转动轮子以获取奖励，而在光线微弱的试验中，它们必须依赖以往经验进行推测。
研究发现，与决策相关的神经活动遍布全脑，不仅出现在运动和认知区域，也广泛存在于感觉处理区。这表明大脑各区域之间存在持续而紧密的交流，而非孤立运作。更令人惊讶的是，个体基于过往经历形成的预测——先验期望，同样在全脑范围内被编码，甚至在丘脑等早期感觉中继区域也能检测到。这一结果支持了“大脑是预测机器”的理论，说明期望在引导行为中起着核心作用，影响从感知到动作的全过程。
这一成果不仅深化了对决策神经机制的理解，也为研究精神分裂症、自闭症等与预期处理异常相关的神经精神疾病提供了新线索。团队成员强调，这项工作代表了从传统单点研究向全脑系统视角研究的范式转变。
多位核心成员指出，如此大规模的项目单靠一个实验室无法完成，唯有通过全球紧密协作才得以实现。目前，国际脑实验室已公开共享其工具、数据和平台，未来，团队计划拓展研究范围，探索更多神经科学问题，并欢迎全球研究者加入这一协作网络。
【总编辑圈点】
这是一项单个课题组无法完成的研究。通过全球合作，科研人员首次绘制出了小鼠全脑神经活动图谱。它以极高的分辨度，观察了小鼠大脑在做决策时279个脑区的神经元活动。此前，对大脑的研究通常聚焦一个或几个特定脑区，这次的完整图谱，可以帮助人类更好地从整体上理解大脑功能。研究发现，大脑各个脑区一直在紧密沟通，而“先验期望”似乎是一个影响大脑运作的关键因素。这提示我们，一些神经系统疾病，有可能和处理预期功能异常相关。