斑马鱼大脑中的决策如何展开

我们所做的某些事情几乎是自动完成的，例如感到饥饿时打开冰箱，或温度升高时翻转空调。尽管这类决定似乎并不需要太多考虑，但实际上是由数百万个神经元和多个大脑区域之间的众多交互作用产生的，这种动态系统非常复杂，科学家无法完全实时地观察到它，即使是简单的生物

斑马鱼是一个例外，其决策过程现在变得更加清晰。在《细胞》杂志上发表的工作中，研究人员能够追踪斑马鱼幼虫整个大脑中每个神经元的活动，并重建神经元事件的展开，因为动物在行为实验中反复做出“左或右”选择。

由此产生的决定中的逐帧视图是如此详尽，以至于在鱼类做出回应前10秒钟，研究人员可以预测下一步将采取什么行动以及何时执行。

作出决定后

理解大脑如何做出决策涉及跟踪多个大脑区域的神经元如何响应和合作-显而易见，这很简单。长期以来，科学家一直被困在两种选择之间：他们要么密切观察仅发射一部分神经元，这会限制他们对整个图片的观察，要么观察整个大脑的活动，同时对多个试验的数据进行平均以减少噪音。但是，平均会导致某些细节丢失。

神经技术和生物物理实验室负责人Alipasha Vaziri说：“我们想了解决策是如何在逐个试验的基础上发展的。”为此，研究小组将先进的统计方法与他们最近开发的成像技术，即光场显微镜相结合，该技术能够同时跟踪斑马鱼幼虫大脑中每个神经元的活动。

但是在对鱼类进行实验之前，科学家们必须教给他们一种新的行为，这种行为不仅是反身的，而且是目标导向的。

从鱼类的角度来看，目标是减轻热量。研究人员使用激光稍微加热了鱼周围的水，并且仅在鱼向右尾移动时才关闭激光。在重复大约15次之后，这条鱼已经掌握了窍门：激光照射大约20秒后，它们对周围变暖的环境做出了反应。大约80%的时间里，这些鱼记得朝正确的方向翻转尾巴。(为避免任何方向偏差，还通过教导鱼将尾巴向左转来重复整个实验。)

在激光打开后到鱼运动之前的一段时间内，研究人员跟踪了整个大脑中约5,000个最活跃的神经元的活动状态。然后，他们确定了哪些活动模式反映了大脑感知热量或移动尾巴的活动模式，以及哪些活动与决策相关。特别是，他们发现在鱼运动之前约10秒钟，其脑部模式根据鱼要做出正确或错误的转弯而有所不同。

有了这些信息，研究人员就可以查看任何一条小鱼的大脑状态，并且有80%的时间正确地猜测了鱼将要做什么：他们能够预测动物开始转弯的具体时间。 ，以及在每个试验中的方向。

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