Nature：发现大脑容错机制
2016-04-20 生物谷 梅斯医学
在一项新的研究中，来自美国霍华德-休斯医学研究所的研究人员在小鼠大脑中发现一种容错机制。在针对小鼠的实验中，他们的发现及其影响有助于进一步理解大脑是如何工作的。相关研究结果于2016年4月14日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Robust neuronal dynamics in premotor cortex during motor planning”。 针对这
在一项新的研究中，来自美国霍华德-休斯医学研究所的研究人员在小鼠大脑中发现一种容错机制。在针对小鼠的实验中，他们的发现及其影响有助于进一步理解大脑是如何工作的。相关研究结果于2016年4月14日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Robust neuronal dynamics in premotor cortex during motor planning”。
针对这项研究，来自美国卡内基梅隆大学的Byron Yu在同期Nature期刊上发表一篇标题为“Neuroscience: Fault tolerance in the brain”的新闻评论文章，解释了这项研究是如何开展的。
为了有助确保计算机系统中的数据完整性，工程师们开发了许多不同的容错策略，如发现错误时让数据包重新发送的纠错程序，冗余硬盘驱动器或处理器镜像系统---所有的这些策略旨在确保数据按照预期的方式保持或使用。如今，这似乎同样也适用于小鼠大脑。在这项新的研究中，研究人员发现在小鼠两个脑半球之间存在一种镜像机制，在这种机制中，如果信息丢失了，那么数据就会从一个脑半球交换到另一个脑半球中。
想象一下你学着如何反弹篮球，但是突然被一名篮球选手击中头部---你可能在一两秒钟内忘记如何反弹篮球，但是随后你返回正常，你继续打球。这正是研究人员所研究的东西---他们教导小鼠如何以某种方式移动它们的舌头来获得食物招待，然后让仅仅一个脑半球中的负责保持这种能力的大脑区域突变丧失这种能力。这只小鼠仅仅片刻间忘记这种能力，但是仅仅几秒后，它再次记起来了。研究人员发现，这之所以会发生，是因为这种舔舌头技能的记忆数据储存在两个脑半球中---当记忆数据在一个脑半球中丢失时，它自动从另一个脑半球中恢复。
研究人员通过构建出基因工程小鼠---它的运动前区皮层（premotor cortex，参与执行这种舔舌头技能的大脑区域）区域中的脑细胞对蓝光作出反应---开展研究，发现小鼠大脑中的这种容错系统。这允许研究人员能够随意地激活和关闭一个脑半球中的这个区域。关闭一个脑半球中的这个区域会阻止神经活动，从而让这种舔舌头技能丧失掉，然后，当研究人员允许这些大脑区域再次发挥功能时，他们观察到数据从另一个脑半球中交换过来。为了测试这一理论，研究人员让小鼠的这两个脑半球失去联系，从而阻止数据交换，结果发现这会阻止这种容错机制发生。类似地，同时擦除这两个脑半球中的数据也会永久地阻止这种舔舌头技能的能力恢复，这是因为不再有备份数据可供访问。
原始出处：
Nuo Li, Kayvon Daie, Karel Svoboda & Shaul Druckmann，et al.Robust neuronal dynamics in premotor cortex during motor planning,nature,2016
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