不合群？調(diào)整“社交大腦網(wǎng)絡(luò)”節(jié)點就行
科技日報北京3月16日電 （記者張夢然）據(jù)15日在線發(fā)表在《神經(jīng)元》上的一項研究，美國杜克大學(xué)研究人員通過同時監(jiān)視幾個大腦區(qū)域的電活動發(fā)現(xiàn)，他們可確定小鼠個體的社交或孤獨程度。然后，通過調(diào)整這個社交大腦網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，促使老鼠變得更加合群。該研究可能會帶來更好的診斷工具，以了解社交交流障礙患者的大腦如何變化，例如自閉癥譜系障礙患者。
神經(jīng)學(xué)家經(jīng)常一次研究一個微小的大腦區(qū)域，但一次只看一個小的大腦區(qū)域是一個大問題，霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究員、杜克大學(xué)精神病學(xué)和行為科學(xué)副教授拉瑪·克里斯南博士說。就像大腦一樣，汽車不僅僅是一個東西，而是組裝零件一起工作的產(chǎn)物，這些零件因構(gòu)造而異。
為了弄清楚是什么驅(qū)使老鼠進行社交，研究團隊首先巧妙地植入了一個記錄設(shè)備，以捕捉協(xié)調(diào)社交行為不同方面的8個大腦區(qū)域的同步電活動，例如前額葉皮層和釋放多巴胺的腹側(cè)被蓋區(qū)域。
當(dāng)研究人員聆聽老鼠的腦電波時，老鼠可選擇與另一只老鼠或一小堆黑色樂高積木互動。令人驚訝的是，沒有一個大腦區(qū)域的電活動可預(yù)測老鼠在任務(wù)中的社交程度。
為了幫助收集更清晰的數(shù)據(jù)圖景，研究人員開發(fā)了一個新的人工智能系統(tǒng)來理解腦電波數(shù)據(jù)。重要的是，新的人工智能工具可分析每個大腦區(qū)域、數(shù)萬個腦細胞的所有電活動，并繪制一個新的“社交大腦網(wǎng)絡(luò)”地圖。研究人員由此可通過觀察它們社交大腦網(wǎng)絡(luò)的綜合活動來預(yù)測哪些動物更喜歡同齡者的陪伴。
有了新地圖和社交傾向水晶球，研究團隊測試了激活這個社交大腦網(wǎng)絡(luò)是否會讓老鼠更具社交性。為了精確控制這些大腦區(qū)域，研究人員使用了光遺傳學(xué)技術(shù)，使他們能夠隨意地在特定的大腦區(qū)域瞬間“輕拂”。點亮前額葉皮層腦細胞會激起已經(jīng)外向的老鼠更喜歡另一只老鼠，這表明這個社交大腦網(wǎng)絡(luò)既能感知也能指導(dǎo)社交行為。
作為最后一項測試，研究人員觀察了這種社交大腦網(wǎng)絡(luò)模型是否可檢測自閉癥小鼠模型中受損的社交行為。當(dāng)研究團隊在小鼠中敲除ANK2（一種與自閉癥有關(guān)的基因）時，它們的行為混淆了機器學(xué)習(xí)工具。它不再能夠根據(jù)其腦電波預(yù)測給定小鼠的社交能力，這表明新的機器學(xué)習(xí)工具擅長檢測異常的電活動。
