鱼类、鸟类和哺乳动物在数亿年前从共同祖先分化而来。它们的大脑沿着不同的进化路径发展。
即便如此，研究人员早就注意到，这些大脑似乎以极其相似的方式解决同一个问题。
“你真的可以看出来，这几乎就像一个连续体，”特隆赫姆卡弗里系统神经科学研究所的教授埃姆雷·亚克西解释说。
这项由 Anh-Tuan Trinh 博士担任第一作者的新研究旨在发现这种模式是否反映了脊椎动物之间共享的更深层次的组织规则。
在所有脊椎动物的大脑中，来自不同感官的信息首先沿着不同的通路传递，然后再组合成一个统一的图像。
在哺乳动物中，丘脑充当重要的中继站，将视觉、听觉和其他感觉信息传递到大脑的不同部位，然后由大脑的高级区域将所有这些信息整合起来，形成感知和思维。
对斑马鱼大脑进行成像
为了研究这一过程，研究团队选择了体长不足0.4英寸的幼年斑马鱼。他们将这些鱼轻轻固定在显微镜下的透明凝胶中，同时让新鲜水流过它们的嘴部，以便它们能够舒适地呼吸。
待鱼适应了实验装置后，研究人员开始记录其整个前脑的活动。进行这项实验需要操作一套复杂的设备。
“你需要启动一大堆开关，”Trinh说。“这让我想起了飞机或宇宙飞船的驾驶舱。到处都是按钮。”
多年的练习让这个过程变得容易多了。“这就像弹钢琴一样。一开始很难，但随着时间的推移你会越来越熟练，”Trinh继续说道。
这项研究的成果非常显著。研究人员不再只能观察大脑的一小部分，而是能够实时观察整个前脑的活动。
“我第一次看到神经元点亮的时候，就像大脑里放烟花一样，太神奇了，”Trinh说道。
构建完整图景
实验本身很简单。研究人员让鱼分别暴露在红色闪光、周围水体的轻微振动，或两者同时作用下。然后，他们追踪每种信号在鱼脑内的传导路径。
研究结果表明，斑马鱼接收感觉信息的脑部结构与哺乳动物不同。斑马鱼不依赖丘脑，而是依赖于称为肾小球前复合体（PG）的区域。
尽管结构不同，但它们执行的任务基本相同。PG 将视觉和振动信号发送到前脑的不同区域，在后续阶段整合信息之前，保持这些信号彼此分离。
这一发现表明，进化可能产生了功能几乎相同的不同脑结构。即使各个组成部分有所不同，整体设计仍然惊人地相似。
连接两种感官
研究人员对鱼的前脑进行更深入的研究后，发现了一些更有趣的事情。一些神经元只对光有反应，而另一些神经元则只对振动有反应。
然而，在大脑更深处，他们发现了一些神经元，只有当两个信号同时到达时才会做出反应。
这些细胞在单独受到任何一种刺激时都保持静默。当光线和振动同时出现时，神经元的放电强度远超预期。
构建更宏大的图景
科学家认为，这些神经元可能有助于大脑识别不同的感觉信号属于同一事件。
在日常生活中，人们不断地整合来自多种感官的信息来理解周围发生的事情。即使闪电和雷声到达我们耳中的时间略有不同，大脑也会将它们联系起来。
Trinh在实验后分析数据时发现了这些不寻常的神经元。“我当时震惊了。我的第一反应是，这是真的吗？”
反复核对结果后，规律依然不变。“我足足花了十分钟仔细观察这些漂亮的图表。”
研究人员还发现前脑内存在清晰的层级结构。处理单一感觉的简单神经元位于大脑后部，而整合信息的神经元则在大脑前部更为常见。
科学家们仍然不清楚这些高级神经元是如何影响行为的，但它们可能有助于动物识别事件之间的关系，这种能力有助于学习和决策。
超越鱼脑
这项研究结果揭示了神经科学中的一个重要观点：前脑并非主要负责运动或进食等基本生存任务。
相反，它能帮助动物在世界变得不可预测且需要适应新事物时做出反应。
雅克西用烹饪的例子来解释这个概念。“你想让汤变稠。你可以放土豆，利用土豆中的淀粉，也可以放面粉，效果也一样。方法类似，但你不一定非要用同一种材料，只要作用相似就行。”
研究人员目前正在分子水平上将斑马鱼大脑与哺乳动物大脑进行比较，以确定这些相似的回路是由相关的细胞类型构建的，还是独立进化而来的。
进化规律
“我并不认为鱼类拥有相当于哺乳动物大脑皮层的结构，”雅克西说。“但鱼类确实拥有类似的东西，那就是大脑皮层。而且它和我们人类大脑皮层一样，都是由相同的脊椎动物祖先进化而来的。”
关于鱼类前脑的许多方面仍然未知，但研究人员认为他们已经确定了感觉信息首次进入这一重要回路的位置。
“我们现在才明白世界是如何运作的。一切都是从这里开始的。”
这项研究表明，进化反复得出相同的解决方案，以构建能够理解世界的大脑。
鱼类和人类可能使用不同的大脑结构，但它们似乎遵循相同的基本规则：首先将感觉信息分开，逐步组合，并从许多单独的部分构建完整的图像。
这种共同策略可能是脊椎动物大脑组织最古老的原则之一。
鱼类、鸟类和哺乳动物在数亿年前从共同祖先分化而来。它们的大脑沿着不同的进化路径发展。
即便如此，研究人员早就注意到，这些大脑似乎以极其相似的方式解决同一个问题。
“你真的可以看出来，这几乎就像一个连续体，”特隆赫姆卡弗里系统神经科学研究所的教授埃姆雷·亚克西解释说。
这项由 Anh-Tuan Trinh 博士担任第一作者的新研究旨在发现这种模式是否反映了脊椎动物之间共享的更深层次的组织规则。
在所有脊椎动物的大脑中，来自不同感官的信息首先沿着不同的通路传递，然后再组合成一个统一的图像。
在哺乳动物中，丘脑充当重要的中继站，将视觉、听觉和其他感觉信息传递到大脑的不同部位，然后由大脑的高级区域将所有这些信息整合起来，形成感知和思维。
对斑马鱼大脑进行成像
为了研究这一过程，研究团队选择了体长不足0.4英寸的幼年斑马鱼。他们将这些鱼轻轻固定在显微镜下的透明凝胶中，同时让新鲜水流过它们的嘴部，以便它们能够舒适地呼吸。
待鱼适应了实验装置后，研究人员开始记录其整个前脑的活动。进行这项实验需要操作一套复杂的设备。
“你需要启动一大堆开关，”Trinh说。“这让我想起了飞机或宇宙飞船的驾驶舱。到处都是按钮。”
多年的练习让这个过程变得容易多了。“这就像弹钢琴一样。一开始很难，但随着时间的推移你会越来越熟练，”Trinh继续说道。
这项研究的成果非常显著。研究人员不再只能观察大脑的一小部分，而是能够实时观察整个前脑的活动。
“我第一次看到神经元点亮的时候，就像大脑里放烟花一样，太神奇了，”Trinh说道。
构建完整图景
实验本身很简单。研究人员让鱼分别暴露在红色闪光、周围水体的轻微振动，或两者同时作用下。然后，他们追踪每种信号在鱼脑内的传导路径。
研究结果表明，斑马鱼接收感觉信息的脑部结构与哺乳动物不同。斑马鱼不依赖丘脑，而是依赖于称为肾小球前复合体（PG）的区域。
尽管结构不同，但它们执行的任务基本相同。PG 将视觉和振动信号发送到前脑的不同区域，在后续阶段整合信息之前，保持这些信号彼此分离。
这一发现表明，进化可能产生了功能几乎相同的不同脑结构。即使各个组成部分有所不同，整体设计仍然惊人地相似。
连接两种感官
研究人员对鱼的前脑进行更深入的研究后，发现了一些更有趣的事情。一些神经元只对光有反应，而另一些神经元则只对振动有反应。
然而，在大脑更深处，他们发现了一些神经元，只有当两个信号同时到达时才会做出反应。
这些细胞在单独受到任何一种刺激时都保持静默。当光线和振动同时出现时，神经元的放电强度远超预期。
构建更宏大的图景
科学家认为，这些神经元可能有助于大脑识别不同的感觉信号属于同一事件。
在日常生活中，人们不断地整合来自多种感官的信息来理解周围发生的事情。即使闪电和雷声到达我们耳中的时间略有不同，大脑也会将它们联系起来。
Trinh在实验后分析数据时发现了这些不寻常的神经元。“我当时震惊了。我的第一反应是，这是真的吗？”
反复核对结果后，规律依然不变。“我足足花了十分钟仔细观察这些漂亮的图表。”
研究人员还发现前脑内存在清晰的层级结构。处理单一感觉的简单神经元位于大脑后部，而整合信息的神经元则在大脑前部更为常见。
科学家们仍然不清楚这些高级神经元是如何影响行为的，但它们可能有助于动物识别事件之间的关系，这种能力有助于学习和决策。
超越鱼脑
这项研究结果揭示了神经科学中的一个重要观点：前脑并非主要负责运动或进食等基本生存任务。
相反，它能帮助动物在世界变得不可预测且需要适应新事物时做出反应。
雅克西用烹饪的例子来解释这个概念。“你想让汤变稠。你可以放土豆，利用土豆中的淀粉，也可以放面粉，效果也一样。方法类似，但你不一定非要用同一种材料，只要作用相似就行。”
研究人员目前正在分子水平上将斑马鱼大脑与哺乳动物大脑进行比较，以确定这些相似的回路是由相关的细胞类型构建的，还是独立进化而来的。
进化规律
“我并不认为鱼类拥有相当于哺乳动物大脑皮层的结构，”雅克西说。“但鱼类确实拥有类似的东西，那就是大脑皮层。而且它和我们人类大脑皮层一样，都是由相同的脊椎动物祖先进化而来的。”
关于鱼类前脑的许多方面仍然未知，但研究人员认为他们已经确定了感觉信息首次进入这一重要回路的位置。
“我们现在才明白世界是如何运作的。一切都是从这里开始的。”
这项研究表明，进化反复得出相同的解决方案，以构建能够理解世界的大脑。
鱼类和人类可能使用不同的大脑结构，但它们似乎遵循相同的基本规则：首先将感觉信息分开，逐步组合，并从许多单独的部分构建完整的图像。
这种共同策略可能是脊椎动物大脑组织最古老的原则之一。
