研究发现工作中出乎意料的大脑区域

过马路时，您首先要转头检查来往的交通吗?该决定取决于您所处的位置。在美国，一名行人向左看，而在英国，一名行人向右看。哥伦比亚大学祖克曼研究所的一组科学家一直在研究动物在决策时如何利用环境。现在，他们的最新研究发现已将这种能力与小鼠的意外大脑区域联系在一起：先前被认为主要指导和计划运动的称为前外侧运动皮层或ALM的区域。

今天在《神经元》杂志上发表的这项发现为大脑卓越的决策能力提供了新的见解。灵活的决策是了解我们周围环境的关键工具;通过考虑上下文，它使我们对同一信息有不同的反应。

该论文的共同资深作者，医学博士理查德·阿克塞尔(Richard Axel)表示，“依赖于上下文的决策是人类更高的认知功能的基础”。“就像我们今天的研究一样，在小鼠大脑运动区域观察这一过程，使我们在了解脑细胞和回路水平的认知功能方面迈出了一步。”

神经科学家和第一作者郑(Herbert)说：“如果有人在荒凉的街道上不舒服地靠近我，我可能会试图逃跑，但是如果在拥挤的地铁上发生相同的事件，我不会感到这样的危险。”吴博士 “我决定搬家还是不搬家取决于我所处的位置;因此在做出选择的背后给出了理由。”

为了研究大脑如何实现这种依赖于上下文的灵活性，研究小组调查了几个专门用于处理和整合感官信息的大脑区域，但发现该关键区域是运动皮层的一部分，称为ALM。先前的实验表明，ALM的工作相对简单：它指导鼠标的舌头和面部肌肉的运动。

在这种理解的基础上，研究人员设计了一项新的实验，该实验要求小鼠使用自己的舌头和嗅觉系统做出灵活的决定，从而引导它们的嗅觉。在实验中，老鼠首先遇到一种气味。老鼠必须记住这种气味，因为短暂的停顿后，研究人员随后又在老鼠的鼻孔里喷出了第二种气味。如果两种气味都相同，则鼠标必须向左舔一根试管以获取水。如果两种气味不同，则必须在右边舔一根试管。

这种类型的“延迟匹配到样本”测试的先前工作将使人们期望鼠标将使用专用于气味感知的大脑区域来决定哪种舔法。这些区域的大脑活动记录似乎证实了这一机制。

沙德伦博士说：“基于这些记录，人们可以想象，当老鼠收到第二种气味时，这些大脑区域就会有答案。” “剩下要做的就是将答案传递到大脑的运动系统，以产生对左或右的适当舔response反应。”

如果是这样的话，那么在提供第二种气味之前，运动区域就不起作用了，鼠标决定两种气味是相同还是不同。吴博士设计了一种聪明的方法来检验这一预测。他关闭了动物的ALM，直到发出第二种气味之前，及时将ALM重新打开，以使小鼠得到答案。

沙德伦博士说：“按照标准的观点，这些小鼠本应不受这种操纵的困扰，因为它们的嗅觉系统仍然完好无损。” “相反，他们在任务上受到了损害。”

“我们的研究结果表明，ALM需要解决两种气味是否匹配的问题，然后决定在哪里舔，从而促使我们重新思考大脑在做出这些决定时的作法。”

未知ALM与气味感知有关。因此，吴医生仔细研究了ALM中的脑细胞。他在靠近大脑表面的ALM中发现了一种新型的神经元，该神经元对第一种气味有反应。在收到第二种气味之前，它将使该信息一直很方便。

为了探索这一出乎意料的结果，研究小组请理论神经科学家Ashok Litwin-Kumar博士研究了各种可能解释ALM作用的潜在机制。

Litwin-Kumar博士说：“传统观点认为，动物的嗅觉大脑区域应自行处理气味，然后将信息提供给ALM，ALM随后将指导舌头。” “但是数据告诉了我们一个不同的故事;第一种气味充当上下文线索，通过确定响应第二种气味的舔食方式，ALM可以引发这种关系。”

今天的研究结果，虽然侧重于ALM，但对于如何使科学家对整体脑功能有更深入的了解至关重要。

沙德伦博士说：“最终，我们想阐明解释简单行为的基本原理，但要广为人知，这将为人们提供更高的认知功能。” “朝着这个目标迈出的重要一步是使用生物学和数学语言将关于神经元，回路和行为的知识融合在一起。该合作项目凸显了该策略的前景。

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