大脑视觉皮层的神经元会随着时间“漂移”

圣路易斯华盛顿大学的一项新研究显示，视觉皮层(大脑中处理视觉刺激的部分)中的神经元会随着时间的推移改变对同一刺激的反应。

尽管其他研究记录了“表征漂移”在神经元在大脑中与气味和空间记忆有关的部分，这个结果令人惊讶，因为神经活动在初选中视觉皮层被认为是相对稳定的。

这项研究发表在8月27日的自然通讯由艺术与科学学院物理学教授拉尔夫·韦塞尔实验室的博士研究生季夏领导。夏现在是哥伦比亚大学的博士后。

夏说:“我们知道大脑是一个灵活的结构，因为我们预计大脑中的神经活动会随着我们学习或获得经验的天数而改变，即使是成年人。”“有些出乎意料的是，即使在没有学习或经验变化的情况下，不同大脑区域的神经活动仍会在不同时间内发生变化。”

韦塞尔团队的研究人员探索了大脑中的感觉信息处理。他们与合作者合作，使用新颖的数据分析来解决视觉神经回路的动力学和计算问题皮质大脑。

来自加州大学圣巴巴拉分校神经科学研究所的资深研究员Michael J. Goard向老鼠播放了一段循环播放的短片。(他们使用了奥逊·威尔斯(Orson Welles)一部经典黑白电影的片头，这是今天小鼠视觉研究的惯例)。当一只老鼠观看这部电影时，研究人员使用双光子钙成像技术，同时记录了初级视觉皮层数百个神经元的活动。

科学家们每周重复观看同一段视频，持续了7周，记录了同一组小鼠在循环观看同一段30秒的电影片段时相同神经元的活动。

然后，华盛顿大学的物理学家分析了观看电影的老鼠的数据，使用新的计算方法来分析神经元群体活动随时间的变化。

研究人员发现，单个神经元对自然电影的反应在数周内是不稳定的。换句话说，当老鼠一周与另一周看电影时，个体神经元对视觉刺激的反应并不相同——在电影的同一时刻屏幕上正在发生什么。夏说，这一研究结果与他们的合作者在同一期刊上发表的一项研究一致。

然而，在这项特别的研究中，华盛顿大学的物理学家能够开发出一种方法来解码对视觉刺激如果他们在数周内将追踪到的某只老鼠的所有神经元的种群活动都考虑在内——他们只是无法仅用单个神经元来做到这一点。

尽管夏用种群活动绘制出了电影片段的一致表示，但科学家们仍然不知道这种来自初级视觉皮层的表示是否就是下游大脑区域实际读出的内容。

在过去的10年里，神经科学家们越来越多地记录了大脑不同区域神经活动中这种“表征漂移”的类似例子——第一批研究报告了海马体和后顶叶皮层神经元活动的漂移。

但是，即使这些研究已经发表，许多科学家还没有准备好在其他领域处理漂移的可能性大脑夏说。

“人们仍然不期望这种漂移会来自初级视觉皮层她说。“人们普遍认为，这些初级感觉皮层应该是非常可靠的，因为它们被期望能忠实地编码来自感觉刺激的信息。”