一項由全球12個頂尖神經科學團隊聯合完成的突破性研究，近日在國際權威期刊《自然》發表。該研究通過構建首張覆蓋小鼠全腦的高分辨率神經活動圖譜，首次完整呈現了決策過程中的全腦動態協作機制，為理解大腦高級認知功能提供了全新視角。這項橫跨多個時區、整合海量數據的國際合作，標志著神經科學研究進入"分布式協作"的新階段。
傳統認知中，大腦被類比為精密儀器，不同腦區各司其職：視覺皮層處理圖像信息，運動皮層控制肢體動作，前額葉負責決策判斷。然而最新研究顯示，真實的大腦運作更像一座超級城市——當面臨決策任務時，數百個功能區通過數以萬計的神經元形成動態網絡，信息以毫秒級速度在全腦流轉。研究團隊負責人指出："要破解決策的神經密碼，僅觀察個別腦區如同通過單個路燈觀察城市夜景，必須建立全景式觀測體系。"
為突破技術瓶頸，國際研究團隊制定了嚴苛的實驗標準：全球12個實驗室統一使用定制化實驗設備，采用相同的動物訓練流程和行為任務設計。實驗中，小鼠需在屏幕兩側出現視覺信號時，通過轉動轉盤將圖案移至中央獲取飲水獎勵。這個看似簡單的任務，實際包含感知、判斷、行動和反饋的完整認知鏈條。研究人員在小鼠大腦279個解剖學定義的腦區中，累計植入699次電極，記錄下62.2萬個神經元的放電活動，最終通過大數據融合技術構建出動態神經圖譜。
神經活動圖譜顯示，決策過程呈現顯著的"全腦協同"特征：視覺刺激首先激活經典視覺通路，隨后信號如漣漪般擴散至全腦，與運動準備、執行和獎賞預期相關的神經活動在皮層與皮層下區域交替出現。特別值得注意的是，關于"選擇左側還是右側"的關鍵決策編碼，并非集中在前額葉等傳統認知區域，而是在多個腦區同步涌現。這表明決策形成需要不同神經節點在毫秒級時間窗口內完成信息整合，最終輸出行為指令。當小鼠獲得獎勵時，全腦還會出現廣泛的節律性同步活動，展現神經系統的高度協調性。
這項發現對神經精神疾病研究具有重要啟示。傳統觀點認為抑郁癥、精神分裂癥等病癥源于特定腦區損傷，但新研究提示這些疾病可能是大規模神經網絡協調失衡的結果。專家分析，未來治療策略可能從"局部修復"轉向"網絡調控"，通過精準干預關鍵神經節點恢復整體功能平衡。不過研究團隊也指出，當前圖譜主要反映神經活動與行為的關聯性，要確立因果關系還需結合光遺傳學等技術進行驗證。
實驗技術層面仍存在挑戰。當前研究需固定小鼠頭部進行記錄，未來如何在自由活動狀態下實現全腦觀測成為新課題。研究人員設想，將神經活動圖譜與神經連接圖譜疊加整合，最終構建包含時空維度的"大腦數字模型"。這種多模態研究范式，可能為類腦智能和腦機接口技術開辟新路徑。
這項國際合作的組織模式同樣引發關注。12個實驗室如同大腦的不同功能區，在統一標準下分工協作：有的團隊專注設備研發，有的負責動物訓練，有的擅長數據分析。通過共享超過200TB的原始數據，各團隊最終實現遠超單體實驗室的研究突破。這種"分布式科研網絡"模式，為解決重大科學問題提供了新范式，預示著未來腦科學研究將更多依賴全球協作網絡。
