你所看到的周圍世界似乎是完全靜止的,儘管你的眼睛每秒鐘會快速來回移動兩到三次,這種快速移動被稱為眼跳。一個多世紀以來,研究人員一直認為大腦必須追蹤引起這些微小運動的神經衝動,以便消除這些運動對我們視覺感知的影響。現在,研究人員已經在猴子的大腦中識別出一個似乎發揮這種作用的迴路。
美國國立衛生研究院(位於馬里蘭州貝塞斯達)的腦研究員羅伯特·沃茨說,忽略我們眼睛的運動使我們能夠專注於環境的變化。另一種情況將是混亂。“這幾乎就像你把一臺電影攝像機放在一匹野馬上,它不停地跳躍,”沃茨說。“如果你看這部電影,你會感到噁心。”研究人員認為,大腦透過一種稱為並列放電的過程來解決這個問題。沃茨解釋說,每次大腦向眼睛傳送訊號使其抽搐時,它都會向大腦的另一個位置傳送一個副本,或並列訊號,有點像你的電子郵件客戶端將你的電子郵件副本傳送到它們自己的資料夾一樣。
沃茨和他的同事馬克·索默(現就職於匹茲堡大學)在刺啟用猴子大腦中控制眼球運動的區域時,偶然發現了推測的並列放電通路。沃茨回憶說,索默注意到,應用於稱為上丘的這個區域的電流,會在與注意力和決策相關的額葉皮層中引起延遲反應。這種延遲表明神經元中繼最終到達額葉皮層。
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研究人員已經觀察到,該區域的腦細胞似乎可以預測眼睛的焦點在即將發生的眼跳後將移動到哪裡,使其成為並列放電最終到達的合理位置。透過用電極探測動物的大腦,沃茨和索默發現,從上丘到額葉皮層的訊號透過丘腦的一部分。“這真的給了我們一個可以開啟和關閉的開關,”沃茨說。為了瞭解丘腦是否是並列放電的來源,他們將少量化合物注射到丘腦中,該化合物會阻止神經元放電。正如對並列通路所預期的那樣,注射猴子的額葉皮層始終顯示出較少的眼跳預測活動,該小組在11月8日線上發表在《自然》雜誌上的一篇論文中報告了這一結果。
其他專家認為這一結果令人信服。“長期以來,我們都知道這種機制必須存在,他們已經展示了它是如何工作的,”安大略省皇后大學的神經生理學家道格拉斯·穆諾茲說。密西西比大學的詹姆斯·林奇補充說,除了解決這個難題之外,該小組“富有想象力且極其困難”的實驗也標誌著在精確定位大腦中資訊流動的能力方面邁出了新的一步。索默說,未來的實驗可能會使更多丘腦失活,以觀察猴子是否更難區分它們自己的眼跳與環境變化。