摘要：在大众认知里，大脑如同精密的金字塔，各区域分工明确，决策过程像有序的层级指挥。但最近，一项开创性研究却打破了这个固有观念。国际大脑实验室牵头的科研团队，耗时多年，绘制出包含65万个小鼠脑神经元活动的综合图谱，首次揭示大脑决策并非层级运作，而是多区域协同的复杂过

在大众认知里，大脑如同精密的金字塔，各区域分工明确，决策过程像有序的层级指挥。但最近，一项开创性研究却打破了这个固有观念。国际大脑实验室牵头的科研团队，耗时多年，绘制出包含65万个小鼠脑神经元活动的综合图谱，首次揭示大脑决策并非层级运作，而是多区域协同的复杂过程。这一成果，不仅颠覆了传统认知，更为脑科学研究开启了全新大门，让我们重新审视大脑这个神秘的“宇宙”。

一、全球科研大合作：堪比“人类基因组计划”的脑图谱绘制

大脑，作为人体最复杂的器官，由约860亿个神经元和数万亿个神经联接组成，是神经系统的核心，掌管着感知、思考、记忆、情感、运动等所有生理功能 。长久以来，解析大脑决策机制一直是国际脑科学研究的前沿热点，却因大脑的高度复杂性而困难重重。

为攻克这一难题，欧洲和美国的神经科学实验室展开了一场规模宏大的合作，其模式堪比CERN（欧洲核子研究组织）和人类基因组计划。他们的目标很明确：绘制小鼠大脑在决策任务中的神经元活动图谱，以超高分辨率观察决策背后的复杂过程。

在实验中，科研人员让小鼠执行一项简单又关键的决策任务：将小鼠放在屏幕前，屏幕会发出光刺激，小鼠需要判断光的方向，并朝着相应方向转动轮子，成功就能获得奖励。当光线较暗时，小鼠还得依靠以往经验做出判断。在小鼠执行任务时，12个实验室同步记录其神经活动，运用标准化的方法和工具，对279个大脑区域进行精确测绘，覆盖了小鼠大脑95%的体积，最终绘制出超过65万个神经元的活动图谱。

二、打破传统：大脑决策不是“层级指挥”，而是“全员协作”

以往，科学家普遍认为大脑决策过程是金字塔式的层级结构，特定脑区自上而下地依次传递信息，主导决策。比如在视觉决策中，视觉信息先由视网膜接收，再传递到丘脑，最后抵达大脑皮层的视觉区域进行处理和决策 。但此次研究结果却截然不同。

通过对65万个神经元活动图谱的深入分析，科研人员发现，大脑决策信号并非集中在特定区域，也不是按顺序、层级式运行。相反，多个大脑区域会同时活跃起来，以一种非层级的方式协同工作。这意味着，大脑决策更像是一场全员参与的“协作会议”，而不是自上而下的“层级指挥”。

例如，在小鼠判断光线方向的决策过程中，不仅视觉皮层参与其中，听觉皮层、运动皮层以及一些负责记忆和情感的脑区也会同步活跃，共同处理信息并做出决策。这种协同工作模式，让大脑能够快速整合多方面信息，灵活应对复杂多变的环境。

研究还强调了“预期”在决策中的重要作用。当小鼠预期到奖励时，大脑多个区域都会编码这种预期信息，影响最终的决策。这表明，大脑不仅是信息的被动处理器，更是一个不断预测未来、主动调整行为的“智能系统”。

三、从“脑图谱”到“脑疾病”：为精神疾病研究带来曙光

这项研究的意义远不止于颠覆传统认知，更为未来脑科学研究开辟了新方向。它倡导将大脑视为一个综合交流网络，这种整体研究方法可以应用到其他神经科学课题，尤其是精神疾病研究领域。

精神分裂症、自闭症等精神疾病，一直是医学难题，其发病机制复杂，传统研究方法难以深入探究。而此次脑图谱研究成果，为理解这些疾病提供了新视角。既然大脑决策依赖多区域协同，那么精神疾病很可能源于大脑网络的信息交流障碍，比如神经元之间的信号传递异常、脑区之间的协作失调等。

研究表明，精神分裂症患者的大脑在处理预期信息时，与正常人存在明显差异，这可能导致他们出现幻觉、妄想等症状；自闭症患者的大脑在社交决策中，相关脑区的协同工作也存在异常，使得他们在社交互动中表现出障碍。通过深入研究大脑图谱，科学家可以更精准地定位这些异常，开发出更有效的诊断和治疗方法。

在诊断方面，未来或许可以通过检测大脑特定区域的神经元活动模式，提前预测精神疾病的发生风险；在治疗上，有望开发出针对大脑网络异常的药物或神经调控技术，修复受损的神经连接，恢复大脑正常功能。

四、从大脑到AI：为人工智能发展注入“脑科学智慧”

除了医学领域，这项研究对人工智能（AI）发展也有着深远影响。当前，AI技术发展迅速，但仍面临诸多挑战，比如如何让AI更具灵活性和适应性，如何使其决策更接近人类的“智能决策”。

大脑作为自然界最成功的“智能系统”，其决策机制为AI发展提供了宝贵借鉴。既然大脑决策依赖多区域协同和预期编码，那么AI系统或许也可以借鉴这种模式，构建更复杂、更灵活的神经网络架构。

比如，在设计AI决策模型时，可以模拟大脑的多区域协同机制，让不同模块同时处理信息并相互协作，提高决策的准确性和效率；在AI学习过程中，引入“预期”概念，让AI能够根据以往经验预测未来，主动调整策略，增强其应对复杂环境的能力。这不仅有助于提升AI性能，还可能推动类脑人工智能的发展，让AI更像人类一样思考和决策。

五、展望未来：大脑深处，还有多少秘密等待解锁？

此次大脑神经元图谱研究，无疑是脑科学领域的一座里程碑。它让我们对大脑决策机制有了全新认识，也为众多领域发展带来了新机遇。但这仅仅是个开始，大脑这个神秘“宇宙”仍有无数奥秘等待解锁。

未来，科学家们将继续完善脑图谱绘制，不仅要提高分辨率，还要覆盖更多物种，包括灵长类和人类大脑；进一步探究大脑在不同任务、不同状态下的工作机制，深入挖掘神经元之间的信息传递密码；在应用方面，加速将脑图谱研究成果转化为临床治疗手段，攻克更多精神疾病；同时，持续推动脑科学与AI、计算机科学等领域的交叉融合，开创类脑智能新时代。

随着研究不断深入，相信在不久的将来，我们能彻底揭开大脑的神秘面纱，不仅能治愈更多脑部疾病，还能让人工智能实现质的飞跃，甚至可能颠覆我们对意识、思维和智能的认知。这场探索大脑奥秘的科学之旅，才刚刚启航。

来源：小杜的科学讲堂