文章题目:从"看见"到"行动"过程的大脑活动

科学家揭示从“看见”到“行动”过程的大脑活动

当你不小心碰倒桌子的水杯，看到杯子掉下去，在杯子落地前一把抓住。你很满意你的反应速度，可是你知道从看到杯子掉下去到你抓住杯子这短短的瞬间，在你的大脑中发生了什么吗？美国麻省理工学院的神经科学家Michael Goard博士说“从感知到行动的过程看起来很简单。当我们看到一个交通灯信号，就会根据信号灯的颜色决定我们的行动。可是虽然谁都会这样做，但是并不清楚信号进入大脑和决定行动的过程。”

最近Goard博士和同事通过研究小鼠的大脑活动过程，揭示了大脑从接受信息到采取行动的神经细胞活动过程（eLife 2016;5:e13764）。小鼠脑由大约7500万个神经细胞或和神经元组成一个复杂的网络，指挥着非常复杂的行为，小鼠大脑与人类大脑存在显著的结构相似性。

Goard博士他们是使用“测量钙流”的方法进行这项研究。我们知道神经细胞的活性受到钙流的调控。在神经细胞膜上有很多“钙泵”控制着钙的流出和流入。
在没有外界刺激时，钙泵排出钙，使得神经元细胞内钙浓度非常低，神经处于抑制状态。当神经细胞接受刺激信号，钙泵输入钙，细胞内的钙水平迅速升高，使神经处于兴奋状态。通过测量细胞内钙水平的变化，可以测量出神经元的活性，使得科学家可以观察到大脑对外来信号的反应过程。

在研究中，科研人员使用高灵敏度的“钙成像仪”来测量大脑多个区域中单个神经元的反应。他们训练小鼠对视觉刺激产生反应，然后记录来自多个脑区域的神经活动。研究者通过能量激光扫描显微镜检测大脑皮层神经元的钙信号。Goard博士说，“正如预期，我们发现有些神经元只有外界视觉刺激时才有反应，有些神经元在其他情况下也作出反应”。在额叶运动皮层，我们发现相当多的神经元在视觉刺激和运动反应的期间是活跃的。这让我们了解到不同的大脑区域在执行任务期间的不同作用。

Goard和他的团队还使用光遗传学，用光操纵神经细胞的方法，确定大脑不同部位的功能。例如，他们确定视觉和顶叶区域涉及感知刺激并将其转换为行动计划，而运动皮层对于“记忆”行动计划是必需的。”Goard说“我们的研究有助于确定大脑各个部分在认知和行动过程中的角色。

他们的科研成让我们进一步了解“钙流”对人体神经活动的重要性。说明钙在认知和行动过程中是一种信号传递介质，调控着大脑神经细胞的功能。所以缺钙会导致很多神经系统的疾病，使感知和反应能力下降。中老年人由于肝肾功能下降活化维生素D能力不足，导致钙吸收能力下降容易缺钙。所以正确补钙是中老年保持感知和反应能力的重要措施。

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