大腦將聲音刺激轉(zhuǎn)化為運動（藝術(shù)想象圖）。圖片來源：葡萄牙尚帕利默未知科學(xué)研究中心
科技日報記者?張佳欣
為什么人們會根據(jù)聲音做出判斷，這時大腦究竟發(fā)生了什么？據(jù)最新一期《當代生物學(xué)》雜志報道，來自葡萄牙尚帕利默未知科學(xué)研究中心的研究人員闡明了大腦在那一時刻可能發(fā)生的行為。他們的發(fā)現(xiàn)加深了人們對感覺信息和行為選擇如何在大腦皮層中相互交織的理解，并讓人們更接近于揭開大腦從感知轉(zhuǎn)化到行動的謎團。
大腦皮層可分成不同的功能區(qū)域。感覺區(qū)域可處理來自周圍環(huán)境的信息，而運動區(qū)域則管理人們的行為。令人驚訝的是，與未來行動相關(guān)的信號也出現(xiàn)在感覺區(qū)域。為什么這些與運動相關(guān)的信號會出現(xiàn)在感覺區(qū)域？
為此，研究人員訓(xùn)練小鼠在兩個動作中做出選擇。與設(shè)定的閾值相比，小鼠必須判斷聲音是高還是低，并通過舔左或右兩個噴嘴之一來報告其決定。
老鼠很快就學(xué)會了這個任務(wù)。它們通常一聽到聲音就會做出反應(yīng)。為了將與聲音相關(guān)的大腦活動與和反應(yīng)相關(guān)的大腦活動分開，研究人員引入了關(guān)鍵的半秒延遲法，老鼠不得不暫緩作出決定。
經(jīng)過6個月的嚴格訓(xùn)練，研究人員終于可以在執(zhí)行任務(wù)時開始記錄小鼠的神經(jīng)活動。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與聲音檢測相關(guān)的信號出現(xiàn)得很快，衰減得也很快，在聲音出現(xiàn)后大約400毫秒就消失了，并廣泛分布在大腦皮層上。相比之下，與選擇相關(guān)的信號在決定執(zhí)行之前出現(xiàn)的時間較晚，并且集中在大腦皮層的更深層。進一步分析揭示，對特定聲音頻率做出反應(yīng)的神經(jīng)元，在與這些聲音相關(guān)的動作中往往也更活躍。
總編輯圈點
大腦源源不斷地接收著各種信息，并對其作出解讀。人們感知的世界，其實是大腦對信息加工后的結(jié)果。本文的研究試圖探討聽覺和行動之間的關(guān)系。團隊設(shè)計了精巧的實驗，對小鼠進行了嚴格的訓(xùn)練。他們記錄的神經(jīng)活動表明，聽覺皮層中的感覺信號與小鼠最終行動并不直接關(guān)聯(lián)，信號很快就會消失，而選擇信號則在更晚些時候出現(xiàn)。它或許涉及其他大腦更高級區(qū)域。
