美国霍华德·休斯医学院的神经生物学家Karel Svoboda及其同事，以及洪堡大学Michael Brecht领导的独立研究小组，分别在《自然》杂志上发表了两项最新研究。研究结果表明，单个神经元的激发就足以影响学习和行为，这一结论挑战了长期以来的观点，即数千个神经元的有序排列才能产生一个行为反应。

这两项研究为饱受争议的神经理论——神经元“稀疏编码”假说提供了依据和支持。该理论认为，少量的神经元就能够产生反应冲动。Svoboda和Brecht的小组分别研究了啮齿动物大脑中接收胡须感觉输入的区域——体觉皮层，该区域包含约200万个神经元。尽管两个小组使用的技术不同，但都能刺激特定的神经元。

Svoboda及其同事创造了一种基因改造小鼠，使其在体觉皮层与学习相关的区域表达特定的荧光蛋白。这种通常存在于海藻中的蛋白通过允许离子通过细胞膜，产生电流来对蓝光做出响应。在向小鼠头骨植入一块玻璃窗后，研究人员在其头上安装了小型发光二极管，通过改变二极管发光强度来调节细胞膜上作用的强度。

Svoboda等人让小鼠学习在受到光线刺激后选择笼子中的两个特定位置之一，如果正确，小鼠将得到喝水的奖励。研究人员发现，小鼠最少只需要激活60个神经元，就能学会按照光脉冲产生反应。

Brecht小组则采用另一种方法。他们将能够激活单个神经元的电极深深植入大鼠的体觉皮层中，随后训练大鼠在感受到神经刺激后，用舌头舔动作来打断一束光线。结果发现，平均而言，大鼠有5%的时间是对单个神经元的激励产生响应的。不过，这种响应的程度和范围高度依赖于被激发的是哪个神经元，例如，一些神经元能够唤起50%时间的响应。

德国尤利希研究中心的神经生物学家Dirk Feldmeyer表示，新的结论会对科学家如何看待神经系统网络产生根本影响。“这真的能够改变人们的看法，即认为大脑皮层只会对大量神经元活动的激励产生响应。”

不过，Svoboda和Brecht都坦然承认，他们的发现无法终结关于“稀疏编码”假说的争论。Svoboda表示，“我们的研究表明动物能够读出十分稀疏的编码，但并不意味着正常行为的编码就是稀疏的。”而要真正弄清这一问题，需要极度敏感的成像技术来探测神经活动。“这个问题尚未以令人满意的方式解决，还有一些技术障碍需要克服。”Svoboda说。