一个多世纪以来，科学家们根据显微镜下脑组织的形态，将大脑划分为不同的区域。
这些脑图谱影响了研究人员对思维、决策和自我控制的研究方式，尤其是在大脑前额叶皮层方面的研究。一项新的研究表明，这些脑图谱可能忽略了更宏观的层面。
大脑的控制回路似乎并非按照可见的组织边界排列，而是根据神经元随时间推移的协同放电方式来组织。换句话说，最重要的不是细胞的位置，而是它们的行为方式。
通过记录清醒小鼠体内数万个神经元的活动，研究人员发现，大脑功能和行为（如计划和决策）会根据共同的活动模式进行聚集。
这项由卡罗林斯卡研究所的玛丽·卡伦领导的研究表明，前额叶皮层是由神经活动而不是传统的解剖学标签来组织的——这改变了科学家们对大脑最重要的控制区域的看法。
绘制大脑行为图谱
经典的脑组织图谱是从薄薄的脑组织切片开始的，这些切片经过染色，使得不同的脑组织层在光线下看起来清晰可见。
科学家将这些模式称为细胞结构，即在染色切片中看到的细胞布局，并用它来命名大脑区域。
2018 年的一篇评论追溯了布罗德曼式地图在一个多世纪以来如何影响现代研究。
因为这些边界看起来很清晰，所以很容易将每个区域视为负责特定任务的区域，即使行为扩散到更大的网络中也是如此。
实时记录脑电活动
卡伦的团队使用微型电极记录单个神经元，这些神经元通过向附近的细胞发送短暂的电信号进行交流。
他们关注的是自发活动，即在没有明显触发的情况下持续放电，因为它反映了局部回路的运行方式。
在 3 秒的时间窗口内，一些神经元缓慢而稳定地放电，而另一些神经元则快速且呈爆发式放电。
通过将这些模式映射到每个神经元所在的位置，研究人员可以根据功能划定边界。
大脑指令指导行为
经典理论将前额叶皮层与目标导向控制联系起来，认为它在大脑组织行动信息方面处于顶端位置。
2019 年的后续研究将皮层层级（或信息流的等级）与皮层和丘脑的连接方式以及信号来回传递的方式联系起来。
结果表明，神经元活动模式与组织边界的匹配度高于与组织边界的匹配度。这一关联提示，即使相邻组织在显微镜下看起来相似，神经连接也可能影响神经元的功能。
某些神经元持续放电
在前额叶皮层中，一个明显的特征非常突出：许多神经元以低而稳定的速率放电。
这种规律性活动可能反映了循环连接，信号在局部电路中循环，以帮助随着时间的推移整合信息。
在小鼠前额叶皮层中，缓慢而稳定的放电也标志着其内部组织中地位较高的区域。
如果这些神经元有助于保持信息，那么这种节奏的紊乱可能会在问题变得明显之前削弱计划和推理能力。
决策过程中的快速反应
与此同时，这些高级区域中与决策相关的神经元表现得截然不同。
它们不是稳定地放电，而是快速放电，这种模式非常适合通过改变毫秒级的脉冲计数来编码选择。
卡伦说：“有些神经元似乎专门负责整合信息流，而另一些神经元则具有很高的自发活动，支持快速灵活的信息编码，例如，做出特定决定所需的信息。”
综合来看，这些结果表明前额叶皮层内存在局部专门化，不同的放电方式支持不同的认知角色，即使单个神经元在任务需求变化时仍保持灵活性。
大脑图谱与行为不符
传统的标签将前额叶皮层视为一组已命名的区域，实验通常针对其中一个标签。而新的脑区划分方法则根据神经元的放电模式来划分空间，这意味着一个模块可能跨越两个已命名的区域，或者分割其中一个区域。
在他们的录音中，音调反应和选择信号落在不规则的区域，使得边界看起来不太可靠。
未来的研究需要新的方法来报告位置信息，否则实验室之间的小分歧会不断累积。
捕捉神经细节的工具
记录数万个细胞的数据需要能够同时对多个点进行采样且不会抑制行为的硬件。
其中一项关键进展是神经像素（Neuropixels），这是一种硅探针，上面有数百个记录位点，可以捕捉大片脑组织中的神经脉冲。
然后计算机将混合的电信号分离成单个神经元，映射软件将这些神经元放置在共享的坐标系中。
由于该流程具有可扩展性，实验室可以比较不同脑区、物种甚至疾病模型的活动图。
大脑控制和精神疾病
许多精神疾病都涉及计划、冲动控制或情绪调节方面的问题——这些功能长期以来都与前额叶皮层有关。
现在一项大规模的人类分析表明，这些疾病都存在共同的前额叶功能障碍，症状严重程度与认知控制相关回路的活动减弱密切相关。
“考虑到前额皮质功能异常几乎与所有精神疾病都有关联，令人惊讶的是，我们对这个区域的实际运作方式知之甚少，”卡伦说。
综合来看，研究结果表明，神经活动模式比单纯的组织外观更能准确地界定前额叶皮层的实际功能边界。
借助这些基于活动的地图，研究人员现在可以测试特定的前额叶模块在压力、药物或疾病下如何变化，同时还能将这些变化与解剖结构联系起来。
即便如此，作者也提醒说，基于小鼠的研究结果本身并不能预测人类的症状，这意味着仔细的转化和验证仍然至关重要。
一个多世纪以来，科学家们根据显微镜下脑组织的形态，将大脑划分为不同的区域。
这些脑图谱影响了研究人员对思维、决策和自我控制的研究方式，尤其是在大脑前额叶皮层方面的研究。一项新的研究表明，这些脑图谱可能忽略了更宏观的层面。
大脑的控制回路似乎并非按照可见的组织边界排列，而是根据神经元随时间推移的协同放电方式来组织。换句话说，最重要的不是细胞的位置，而是它们的行为方式。
通过记录清醒小鼠体内数万个神经元的活动，研究人员发现，大脑功能和行为（如计划和决策）会根据共同的活动模式进行聚集。
这项由卡罗林斯卡研究所的玛丽·卡伦领导的研究表明，前额叶皮层是由神经活动而不是传统的解剖学标签来组织的——这改变了科学家们对大脑最重要的控制区域的看法。
绘制大脑行为图谱
经典的脑组织图谱是从薄薄的脑组织切片开始的，这些切片经过染色，使得不同的脑组织层在光线下看起来清晰可见。
科学家将这些模式称为细胞结构，即在染色切片中看到的细胞布局，并用它来命名大脑区域。
2018 年的一篇评论追溯了布罗德曼式地图在一个多世纪以来如何影响现代研究。
因为这些边界看起来很清晰，所以很容易将每个区域视为负责特定任务的区域，即使行为扩散到更大的网络中也是如此。
实时记录脑电活动
卡伦的团队使用微型电极记录单个神经元，这些神经元通过向附近的细胞发送短暂的电信号进行交流。
他们关注的是自发活动，即在没有明显触发的情况下持续放电，因为它反映了局部回路的运行方式。
在 3 秒的时间窗口内，一些神经元缓慢而稳定地放电，而另一些神经元则快速且呈爆发式放电。
通过将这些模式映射到每个神经元所在的位置，研究人员可以根据功能划定边界。
大脑指令指导行为
经典理论将前额叶皮层与目标导向控制联系起来，认为它在大脑组织行动信息方面处于顶端位置。
2019 年的后续研究将皮层层级（或信息流的等级）与皮层和丘脑的连接方式以及信号来回传递的方式联系起来。
结果表明，神经元活动模式与组织边界的匹配度高于与组织边界的匹配度。这一关联提示，即使相邻组织在显微镜下看起来相似，神经连接也可能影响神经元的功能。
某些神经元持续放电
在前额叶皮层中，一个明显的特征非常突出：许多神经元以低而稳定的速率放电。
这种规律性活动可能反映了循环连接，信号在局部电路中循环，以帮助随着时间的推移整合信息。
在小鼠前额叶皮层中，缓慢而稳定的放电也标志着其内部组织中地位较高的区域。
如果这些神经元有助于保持信息，那么这种节奏的紊乱可能会在问题变得明显之前削弱计划和推理能力。
决策过程中的快速反应
与此同时，这些高级区域中与决策相关的神经元表现得截然不同。
它们不是稳定地放电，而是快速放电，这种模式非常适合通过改变毫秒级的脉冲计数来编码选择。
卡伦说：“有些神经元似乎专门负责整合信息流，而另一些神经元则具有很高的自发活动，支持快速灵活的信息编码，例如，做出特定决定所需的信息。”
综合来看，这些结果表明前额叶皮层内存在局部专门化，不同的放电方式支持不同的认知角色，即使单个神经元在任务需求变化时仍保持灵活性。
大脑图谱与行为不符
传统的标签将前额叶皮层视为一组已命名的区域，实验通常针对其中一个标签。而新的脑区划分方法则根据神经元的放电模式来划分空间，这意味着一个模块可能跨越两个已命名的区域，或者分割其中一个区域。
在他们的录音中，音调反应和选择信号落在不规则的区域，使得边界看起来不太可靠。
未来的研究需要新的方法来报告位置信息，否则实验室之间的小分歧会不断累积。
捕捉神经细节的工具
记录数万个细胞的数据需要能够同时对多个点进行采样且不会抑制行为的硬件。
其中一项关键进展是神经像素（Neuropixels），这是一种硅探针，上面有数百个记录位点，可以捕捉大片脑组织中的神经脉冲。
然后计算机将混合的电信号分离成单个神经元，映射软件将这些神经元放置在共享的坐标系中。
由于该流程具有可扩展性，实验室可以比较不同脑区、物种甚至疾病模型的活动图。
大脑控制和精神疾病
许多精神疾病都涉及计划、冲动控制或情绪调节方面的问题——这些功能长期以来都与前额叶皮层有关。
现在一项大规模的人类分析表明，这些疾病都存在共同的前额叶功能障碍，症状严重程度与认知控制相关回路的活动减弱密切相关。
“考虑到前额皮质功能异常几乎与所有精神疾病都有关联，令人惊讶的是，我们对这个区域的实际运作方式知之甚少，”卡伦说。
综合来看，研究结果表明，神经活动模式比单纯的组织外观更能准确地界定前额叶皮层的实际功能边界。
借助这些基于活动的地图，研究人员现在可以测试特定的前额叶模块在压力、药物或疾病下如何变化，同时还能将这些变化与解剖结构联系起来。
即便如此，作者也提醒说，基于小鼠的研究结果本身并不能预测人类的症状，这意味着仔细的转化和验证仍然至关重要。
