科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然
據(jù)15日在線發(fā)表在《神經(jīng)元》上的一項(xiàng)研究，美國杜克大學(xué)研究人員通過同時(shí)監(jiān)視幾個(gè)大腦區(qū)域的電活動(dòng)發(fā)現(xiàn)，他們可確定小鼠個(gè)體的社交或孤獨(dú)程度。然后，通過調(diào)整這個(gè)社交大腦網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，促使老鼠變得更加合群。該研究可能會(huì)帶來更好的診斷工具，以了解社交交流障礙患者的大腦如何變化，例如自閉癥譜系障礙患者。
神經(jīng)學(xué)家經(jīng)常一次研究一個(gè)微小的大腦區(qū)域，但一次只看一個(gè)小的大腦區(qū)域是一個(gè)大問題，霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究員、杜克大學(xué)精神病學(xué)和行為科學(xué)副教授拉瑪·克里斯南博士說。就像大腦一樣，汽車不僅僅是一個(gè)東西，而是組裝零件一起工作的產(chǎn)物，這些零件因構(gòu)造而異。
為了弄清楚是什么驅(qū)使老鼠進(jìn)行社交，研究團(tuán)隊(duì)首先巧妙地植入了一個(gè)記錄設(shè)備，以捕捉協(xié)調(diào)社交行為不同方面的8個(gè)大腦區(qū)域的同步電活動(dòng)，例如前額葉皮層和釋放多巴胺的腹側(cè)被蓋區(qū)域。
當(dāng)研究人員聆聽老鼠的腦電波時(shí)，老鼠可選擇與另一只老鼠或一小堆黑色樂高積木互動(dòng)。令人驚訝的是，沒有一個(gè)大腦區(qū)域的電活動(dòng)可預(yù)測(cè)老鼠在任務(wù)中的社交程度。
為了幫助收集更清晰的數(shù)據(jù)圖景，研究人員開發(fā)了一個(gè)新的人工智能系統(tǒng)來理解腦電波數(shù)據(jù)。重要的是，新的人工智能工具可分析每個(gè)大腦區(qū)域、數(shù)萬個(gè)腦細(xì)胞的所有電活動(dòng)，并繪制一個(gè)新的“社交大腦網(wǎng)絡(luò)”地圖。研究人員由此可通過觀察它們社交大腦網(wǎng)絡(luò)的綜合活動(dòng)來預(yù)測(cè)哪些動(dòng)物更喜歡同齡者的陪伴。
有了新地圖和社交傾向水晶球，研究團(tuán)隊(duì)測(cè)試了激活這個(gè)社交大腦網(wǎng)絡(luò)是否會(huì)讓老鼠更具社交性。為了精確控制這些大腦區(qū)域，研究人員使用了光遺傳學(xué)技術(shù)，使他們能夠隨意地在特定的大腦區(qū)域瞬間“輕拂”。點(diǎn)亮前額葉皮層腦細(xì)胞會(huì)激起已經(jīng)外向的老鼠更喜歡另一只老鼠，這表明這個(gè)社交大腦網(wǎng)絡(luò)既能感知也能指導(dǎo)社交行為。
作為最后一項(xiàng)測(cè)試，研究人員觀察了這種社交大腦網(wǎng)絡(luò)模型是否可檢測(cè)自閉癥小鼠模型中受損的社交行為。當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)在小鼠中敲除ANK2（一種與自閉癥有關(guān)的基因）時(shí)，它們的行為混淆了機(jī)器學(xué)習(xí)工具。它不再能夠根據(jù)其腦電波預(yù)測(cè)給定小鼠的社交能力，這表明新的機(jī)器學(xué)習(xí)工具擅長檢測(cè)異常的電活動(dòng)。
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