在蠕虫中闪烁神经元揭示了大脑如何产生行为

人脑的1000亿个神经元控制着我们的行为，但到目前为止，没有办法跟踪细胞的所有活动。诸如fMRI之类的全脑成像技术仅提供对动作的模糊视图，每个像素代表成千上万的神经元。

为了更清楚地了解生物神经网络如何产生的行为，加州大学旧金山加州大学研究员Saul Kato博士使用的动物具有更简单的大脑。

小于毫米长的微小的，透明的蠕虫称为秀丽隐杆线虫，其长度范围是多种复杂的行为：逃避危险，朝着食物朝着食物，感应温度，光线和化学物质在其环境中以及找到伴侣。

“他们做了所有动物所做的一切，但是只能使用302神经元- 现在我们几乎可以同时观看所有这些，” UCSF Weill神经科学研究所神经病学助理教授Kato说。

Kato正在使用一种新的高分辨率全脑成像技术，以了解秀丽隐杆线虫的整个神经系统如何共同起作用以产生行为。

蠕虫可能是第一个多细胞动物，如此完整而详细的图片神经活动已被可视化。

由于神经元的电活动对应于钙离子浓度的变化，因此Kato的团队为蠕虫大脑的每个神经元增加了荧光钙传感器。通过显微镜观察，他们可以通过单细胞分辨率看到并记录神经活动的合唱。研究人员确定了与特定行为相对应的活动模式，例如背侧和腹侧转弯（蠕虫躺在他们的两侧），向前和向后爬行。

Kato说，通过神经元来解析闪烁的活动神经元是该方法中最费力的部分，他们现在正在开发机器学习技术来加快这一过程。

从蠕虫到蠕虫的闪烁图案是一致的，例如蠕虫行为的代码。加藤可以通过查看其神经活动的读数来解码蠕虫的行为。

卡托说：“即使蠕虫被困在蠕虫时，我们也可以告诉你，只要阅读蠕虫的大脑活动才能做什么。”

较早的成像技术最多可以一次跟踪几个神经元，这使人们将特定的行为归因于特定的神经元。但是观看整个蠕虫大脑在工作中的能力表明，即使是简单的行为也涉及整体脑。加托比作这个全球活动到一个合唱，每个神经元都唱着同一首歌，但部分略有不同。

加托说：“这个合唱是一个令人惊讶的发现。”“我们推测，这是一个信号告诉每个神经元的身体试图做什么，以便它们可以为整个动物的功能做出有意义的贡献，例如在潜艇上的水手。这是神经元相互交流的一种方式。”

接下来，Kato希望研究合唱的干扰如何影响行为以及运动和精神病基础。

加托说：“这种健康系统的扰动会导致疾病。”“现在，我们可以详细观察这些功能失调的运动模式如何出现。”

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