哺乳动物的大脑是一个由紧密相连的神经元组成的网络，但神经科学的谜团之一是，捕获大脑活动相对较少成分的工具如何使科学家能够预测小鼠的行为。很难相信大脑的复杂性很大程度上是由不相关的背景噪音造成的。
洛克菲勒的Alipasha Vaziri表示：“我们想知道为什么会出现这样一个多余且代谢成本高昂的方案。”
现在， 《神经元》杂志上的一项新研究对小鼠中一百万个神经元的活动进行了前所未有的同步记录，为这个基本问题提供了令人惊讶的答案：技术限制误导了我们，而大脑的功能远比我们曾经想象的要多。
“之前关于大脑动力学真实维度的假设可能是由于缺乏记录足够多神经元的能力，”瓦齐里说。
使用 Vaziri 实验室开发的一种定制技术，研究人员发现，他们在神经活动中观察到的 90% 以上的维度(描述所观察到的包含不同于噪声的信号的神经元动态所需的独立组件)是与所研究的小鼠的任何自发运动或感觉输入无关。数千个这样的维度，包含了小鼠一半以上的累积神经活动，在空间和时间上分布在大脑中，没有在任何一个区域形成明显的簇，时间范围从几分钟到不到几秒。
显然，老鼠正在利用这种普遍、持续的活动来达到某种目的。但为了什么? “我们仍然不知道，但这绝对是一个有别于噪音的信号，”瓦齐里说。 “它可以为了解各种复杂的内部状态或神经计算提供一个窗口。”
神经闪光
Vaziri 的实验室专注于光学技术的开发，以推进神经科学的发展，并允许观察分布在大脑中的许多神经元的同时活动。 2021 年，该实验室开发了光珠显微镜，这是一种双光子成像技术，能够将可同时记录的神经元数量增加 100 倍。研究人员对该技术进行了测试，首次记录了小鼠大脑整个皮层超过一百万个神经元的活动，同时通过多个摄像机从不同角度观察动物进行自发和无指导的行为，例如在跑步机上跑步或梳洗。