神經學家利用“大腦地圖”精確定位了小鼠產生的意識

該研究發表在《Cerebral Cortex》雜志上，由通訊作者、東京大學一般系統研究系項目研究員Jun Kitazono領導。在這項研究中，研究小組朝著確定大腦中支持意識體驗的最小的充分子網絡邁出了一步。

為了確定大腦中存在意識的區域，研究人員在大腦神經網絡中尋找意識的一個特殊標志:雙向通路。當我們看到某物或經歷某種感覺時，我們的大腦會接收信息。這被稱為前饋信號，但接收這樣的前饋信號對意識來說是不夠的。我們的大腦也需要傳回信息，這就是所謂的反饋。并不是大腦的每個部分都能同時接收前饋和返回反饋信息。研究人員假設，這些雙向連接是大腦中負責意識的部分的基本標志。

研究人員使用小鼠連接組和計算技術來測試他們的想法。連接體是大腦中連接的詳細地圖。首先，他們開發了一種有效的算法來提取大腦中具有強雙向連接的部分，稱為復合體。然后，他們將該算法應用于小鼠連接組。Kitazono說:“我們發現，雙向性最強的提取復合體并不是均勻分布在所有主要區域，而是集中在皮質區域和丘腦區域。另一方面，其他主要地區的地區雙向性較低。特別是小腦區域的雙向性更低。”

這些發現與科學家長期以來所認為的意識存在于大腦的位置一致。位于大腦表面的大腦皮層包含感覺區、運動區和聯想區，這些區域被認為對意識體驗至關重要。位于大腦中部的丘腦同樣被認為與意識有關，特別是丘腦和皮層區域之間的相互作用，被稱為丘腦-皮層環，被認為對意識很重要。這些結果支持了這樣一種觀點，即大腦網絡的雙向性是識別意識位置的關鍵。

研究人員強調，他們仍在努力確定意識的位置。“這項研究只關注神經元或大腦區域之間的‘靜態’解剖連接。然而，意識是‘動態的’，根據神經活動時刻變化。盡管解剖學上的聯系告訴我們神經活動是如何傳播的，以及大腦區域是如何相互作用的，但我們需要直接調查神經活動的動態，以確定意識在任何給定時刻的位置。”他說，作為下一步，該團隊目前正在分析各種類型的神經記錄中基于活動的大腦網絡。“我們實驗室的最終目標是找到意識和大腦之間的數學關系。在這項研究中，我們試圖將大腦的網絡特性與意識的位置聯系起來。我們將進一步研究意識和大腦之間的關系，朝著我們的最終目標前進。”