神经连接被空前详细地描绘出来

里斯本尚帕利莫未知中心的一组神经科学家已经能够绘制出大脑中长距离的单个神经连接。领导这项研究的Leopoldo Petreanu说:“这是第一次测量本地电路和遥远地点之间的神经输入。”在此过程中，Petreanu和合著者Nicolás Morgenstern和Jacques Bourg还发现，大脑的线路比以前想象的要复杂得多。他们的研究结果已发表在该杂志上自然神经科学．

“我们想要了解的结构大脑但我们所拥有的大脑接线图仍然非常粗糙，”Petreanu说。“除了局部水平，我们不知道单个轴突(纤维)是如何投射的神经元连接。”

多亏了他们实验室开发的一种涉及激光神经刺激的新技术，科学家们能够跟踪小鼠大脑中被称为丘脑的大脑结构和大脑皮层部分之间的单个轴突的活动视觉皮层它通过丘脑，接收视网膜的视觉刺激。

视觉皮层是分层结构的。其中一个叫做L4，实际上是大部分视觉输入进入皮层的入口点，它包含了小群高度双向连接的神经元。有人提出，它们可以作为视觉信号某些特征的放大器——例如，增强外部世界物体的边缘。但这是如何实现的，以及它们如何与来自大脑的远程输入交互以整合视觉信息尚不清楚。

现在，Petreanu和他的团队发现了一些可能支持这一假设的东西:如果L4的两个神经元相互连接，那么从丘脑投射到其中一个神经元的轴突将“分叉”，以便也连接到另一个神经元。这意味着这些相互连接的神经元从丘脑接收相同的输入，并在它们之间不断地来回传递信号。根据Petreanu的说法，这种机制可以在这些小的神经回路中产生放大效应。

还有更多:一旦传入的视觉输入沿着轴突从丘脑的细胞传递到L4的细胞(在那里已经发生了一些处理)，它们就会单向传输到另一层，即L2/3层，进行更高层次的处理。因此，今天的普遍观点是“视觉处理是一个跨层的连续过程”，Petreanu说。但这并不是科学家现在看到的。事实上，他们发现，当两个神经元在这些层之间连接时，从丘脑投射到L4神经元的轴突也“分叉”，并独立地连接到L2/3神经元。

“这是我们的主要发现”，Petreanu说。这些“跳过一层”的连接的存在确保L2/3不仅接收来自L4的处理过的视觉输入，而且还接收来自L4的“原始数据”丘脑他解释说:“这可能使L2/3细胞在检测视觉特征方面变得非常专门化。”“计算机上的神经模拟表明，如果你想要一个人工神经网络要善于识别人脸，你最好有一个‘跳过一层’的分层结构和连接。”大脑可能也是如此。

Petreanu总结道:“这改变了我们理解大脑接收信息的方式。”同样的机制可能也适用于其他感官输入。该团队现在想确定视觉皮层的不同区域之间是否存在类似的连接结构。