据《自然》杂志报道,研究人员利用光遗传学技术对大鼠扁桃体中心核中的基底外侧扁桃体端部进行刺激,识别出一个控制自然双向焦虑的特定神经回路。刺激这些神经元产生镇静效应,而阻断相同的突起则增加焦虑相关行为。这些发现与扁桃体中心核在焦虑调控中的作用一致,尽管可能还有其他回路并行或下游发挥作用。
技术进步推动神经回路研究
上述研究是神经回路研究的典型成果。近年来,借助光遗传学、弥散张量成像等新方法,科学家能够解析大脑神经回路处理信息和调控行为的机制。例如,美国研究者绘制了兔眼的超显微图像,涉及每个细胞,数据量达20万亿字节,通过三种抗体染色揭示神经回路特征。弥散张量成像磁共振技术则提供了人类大脑不同区域连接的新细节,有助于研究神经回路在大脑疾病中的失效原因。
数学模型描述神经回路的挑战
尽管技术进步,利用数学模型描述神经回路仍面临挑战。现有人工智能能力远低于人类智能,凭借数学、信息处理、物理、电子回路、系统理论等知识描述脑的信息处理过程依然困难。Edelman在《神经达尔文主义》中提出神经系统的简并性现象,但神经回路的输出随环境变化而变化,不同回路在相同刺激下难以保持相同输出。神经系统的适应能力体现在回路的个性中,提高了信息处理的灵活性。
神经回路研究的应用需求
神经回路研究在解释学习、记忆、思维等方面具有重要应用。互联网的快速发展改变了人类神经回路,网络刺激可能导致深度思维受阻。研究显示,网络新手的大脑在短期使用后即与老手相似,且变化持久。此外,冥想等练习也能改变神经回路,有助于注意力和情绪控制。这些领域对神经回路研究提出了更高要求。