以一种新的方式探索大脑:研究人员记录神经元以了解认知
沃尔多在哪里?
无论是在凌乱的房间里寻找沃尔多还是钥匙，当我们执行与视觉和目标相关的任务时，我们都会使用大脑额叶区域的一部分。我们中的一些人做得很好，而对另一些人来说有点挑战。
西弗吉尼亚大学的一名研究人员开始调查为什么，以及在搜索过程中，大脑的这个被称为前补充运动区域的部分会做什么。
为了找到答案，化学与生物医学工程助理教授王朔抓住这个难得的机会录制了单曲神经元将电极植入癫痫患者体内。他发现了神经元，这些神经元能发出信号，表明目标是否受到视觉刺激搜索找到了什么，如果没有，病人找了多长时间。
这表明，不管任务是什么，pre-SMA通过信号目标检测和搜索开始后的时间流逝来促进目标导向行为。
王说，这可能是科学家们第一次在人类前sma中识别出代表搜索目标的神经元。
他说，这些发现有助于更好地理解帕金森病和精神分裂症等疾病的认知方面，这些疾病与sma前的功能障碍有关。类似地，sma前多动在自闭症患者中也很常见。
Wang的研究是与神经外科副教授Ueli Rutishauser、来自雪松西奈医学中心的神经外科教授Adam Mamelak，以及来自加州理工学院的生物学教授Ralph Adolphs合作完成的，发表在神经学杂志上大脑．
“大脑大约有1000亿个神经元，”洛克菲勒神经科学研究所的成员王说。“只有少数实验室可以观察人类单个神经元的活动。类似的记录已经在海马体和杏仁核中进行了多年，这两个大脑区域对记忆很重要。然而，前sma的记录非常罕见。我们的新论文是少数几篇使用这种技术报道人类前sma的论文之一。”
的癫痫患者参与这项研究的人正在洛杉矶雪松西奈医疗中心接受侵入性癫痫监测。王和他的合作者在进行记忆引导的视觉搜索任务时，同时记录了患者的眼球运动和单个神经元。他们成功地记录了9名患者的182个单个神经元。
“我们采用了一种临床程序——病人在我们的监测单元中等待癫痫发作，”Mamelak说。“我们使用了改良的深度电极，植入电极来监测癫痫发作，记录单个神经元的活动，并在我们的任务中观察它们的活动。这是目前观察人类单个神经元活动的一种可能性。”
在患者执行的目标导向视觉任务中，患者被要求在屏幕上显示的许多其他项目中找到一个物体或一张脸。在这项任务中，研究人员发现40%的神经元会发出当前固定的项目是否是搜索目标的信号。
王和他的同事进一步解决了这两个问题:1。sma前神经元是否发出目标检测信号，或者更确切地说，需要通过按按钮来指示目标检测(部分实验要求患者用按钮框回应)?2.sma前神经元信号检测目标，不管指定的形式?
“我们在这三个任务中分析了相同的神经元，发现目标反应与运动输出、搜索格式和明确定义的搜索线索无关。这表明这些信号具有抽象的认知性质，”Rutishauser说。
王说:“我们的数据支持这样一种观点，即前sma的功能障碍可能表现为执行目标导向行为的能力较差，比如在杂乱的房间里搜索一件物品。”
“希望我们的研究可以推动改善sma前障碍患者认知功能的策略。”
