維也納復(fù)雜性科學(xué)中心 (CSH) 最近的一項研究為深入了解人腦的復(fù)雜性鋪平了道路，人腦是人體最大和最復(fù)雜的器官之一。該研究開發(fā)了一種數(shù)學(xué)和計算框架，用于分析秀麗隱桿線蟲的神經(jīng)活動，這是一種被用作模型生物來研究神經(jīng)活動的微小蠕蟲，該研究于周五發(fā)表在《公共科學(xué)圖書館計算生物學(xué)》雜志上。
CSH 的博士后研究員、該論文的作者 Edward Lee 說，這種僅由 1,000 個細胞(其中 300 個是神經(jīng)元)組成的微觀有機體已被精確繪制出來，但神經(jīng)元在控制行為中的作用仍然存在爭議。
基于測量活蟲神經(jīng)元的最新進展，這項新研究提出了一種通過使用更自然的擾動來揭示神經(jīng)元作用的方法。
“在工作中，我們試圖更加全面，從某種意義上說，我們獲取所有數(shù)據(jù)并嘗試了解哪些神經(jīng)元集屬于一起并與特定行為相關(guān)聯(lián)，”Lee 說。“換句話說，如果我想讓蠕蟲向左轉(zhuǎn)，我不關(guān)心一個特定的神經(jīng)元，我可能關(guān)心多個不同的神經(jīng)元。”
用一個簡單的神經(jīng)系統(tǒng)做實驗
Lee 和他的團隊以蠕蟲為例進行研究，因為其簡單的神經(jīng)系統(tǒng)為理解人類等高等動物的大腦機制提供了堅實的基礎(chǔ)。研究人員開發(fā)了一個集體神經(jīng)活動的數(shù)學(xué)模型。然后，他們進行了一項計算機實驗，其中包含可能引發(fā)行為反應(yīng)的小神經(jīng)擾動，并且可以在科學(xué)試驗中進行復(fù)制。
“這個想法是，如果你可以在模型中以不同的方式推動每個神經(jīng)元，你就可以測量行為如何變化。如果行為發(fā)生變化，例如，當(dāng)兩個神經(jīng)元被推到一起時，行為變化更強烈，那么不知何故，這兩個神經(jīng)元形成了一個集合，彼此并不獨立，”Lee 解釋說。
神經(jīng)科學(xué)的未來研究
Lee 說，這些結(jié)果指向有趣的神經(jīng)元，可以作為神經(jīng)科學(xué)研究的起點。該研究分析了秀麗隱桿線蟲神經(jīng)系統(tǒng)中的大約 50 個神經(jīng)元，表明在統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，有少數(shù)“關(guān)鍵”神經(jīng)元與較大的反應(yīng)有關(guān)。“看看這些神經(jīng)元可能是個好主意，”李說。
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