科学家绘制视觉边界图
我们的大脑里有一个3d世界。这是一幅模拟外部世界的风景，我们看到的物体是神经电路和电脉冲的集合。
现在，索尔克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)的科学家们正在使用他们开发的新工具来绘制这个世界的图表，这是科学研究革命的关键一步神经基础的愿景。
科学家们第一次绘制出大脑各区域的神经元图老鼠大脑处理不同种类的视觉信息，为解码大脑的电路奠定了基础大脑使用尖端,遗传研究技术只能在老鼠身上实现。
“在认知研究领域，这把老鼠放在地图上——把地图放在老鼠身上，”索尔克研究助理詹姆斯·马歇尔(James Marshel)说。马绍尔和加州大学圣迭戈分校的研究生玛丽娜·加勒特是12月22日出版的《美国科学》杂志上报道这一进展的论文的主要作者神经元．
为了理解人类大脑异常复杂的计算，包括视觉认知背后的计算，科学家们大多依赖于对灵长类动物的研究，比如猴子。猴子是动物王国中与我们关系最近的动物，在认知能力方面与我们最相似的动物。
研究人员已经确定了灵长类动物大脑处理它们从外界收集到的不同方面的感官信息。特别是，关于灵长类动物大脑中处理特定视觉信息的区域，帮助它们在三维空间中识别物体并跟踪其运动，人们已经知道了很多。
索尔克系统神经生物学实验室的爱德华·卡拉威教授进行了这项研究，他说:“我们已经了解了很多关于眼睛是如何向大脑提供信息的，我们的大脑有很大一部分专门用于处理这些信息。”“视觉是理解大脑如何工作的一个极好的系统，并最终用于研究精神疾病和意识。”
强大的新的科学工具正在出现，可以让科学家更好地理解人类的大脑通过研究相对简单的老鼠大脑。这些方法允许科学家改变基因，即DNA中控制细胞行为的指令，包括形成大脑回路的神经元。通过使用基因方法来绘制大脑连接和控制细胞活动，科学家们希望绘制出详细的大脑接线图，并探索这些电路是如何运作的。
Callaway说:“虽然老鼠不能取代在猴子身上所做的工作，但这些研究技术在老鼠身上的进展要比在猴子身上的进展快得多。”“利用基因工具修改神经活动，并研究由此产生的大脑和神经活动变化的能力，正在彻底改变神经科学。”
尽管这种基因工程技术在老鼠身上具有巨大的潜力，但很少有人知道老鼠视觉皮层的哪个区域负责处理视觉信息的不同元素。视觉皮层是大脑中计算眼睛信号含义的高级区域。
为了解决这个问题，Callaway和他的同事们开始绘制老鼠视觉处理系统的地图。他们给老鼠注射了一种对钙敏感的荧光染料，当暴露在特定颜色的光中时，这种荧光染料会发光。神经细胞中的钙含量取决于神经元的活动水平，所以科学家可以根据脑细胞的发光亮度来测量它们的活动。
然后，科学家们在电视监视器上显示不同类型的视觉刺激，并记录下大脑的哪些部分发光。为了进行记录，他们使用了一台能够识别单个神经细胞活动的高分辨率相机。
他们发现，老鼠的视野，即通过眼睛看到的三维空间，是由大脑中相应的神经元集合所代表的。研究人员精确地记录了哪些神经元与动物视野的哪个区域有关。
科学家们研究了动物视觉皮层的七个不同区域，这些区域包含可见的外部世界的完整神经元“地图”，发现每个区域在处理视觉信息时都有专门的作用。例如，某些区域对物体在空间中的移动方向更加敏感，而其他区域则专注于区分细微细节。
有了这些大脑功能的地图，索尔克的研究人员和其他人现在有了一个基线，他们可以在此基础上比较用遗传方法操纵回路功能的老鼠的大脑功能。Callaway说，最终，了解老鼠大脑如何工作的细节将照亮人类思维的工作方式。
“这给了我们探索意识的神经基础和确定哪里出了问题的新方法神经回路在精神分裂症和自闭症等疾病的情况下，”卡拉威说。
进一步探索
