大脑回路如何在不同行为之间切换

即使在日常散步这样的日常任务中，我们的大脑有时也需要换档，从在城市中导航切换到跳过自行车或过马路与朋友打招呼。这些开关带来了挑战：大脑的电路如何处理这种动态和突然的行为变化?今天发表在《自然》杂志上的魏茨曼科学研究所关于蝙蝠的研究提出了一个不符合关于大脑功能的经典思维的答案。

“大多数大脑研究项目一次只关注一种行为，因此对大脑处理动态变化的行为需求的方式知之甚少，”魏茨曼脑科学系的 Nachum Ulanovsky 教授说。在这项新研究中，他和他的团队设计了一个实验装置，模拟现实生活中的情况，动物或人类迅速从一种行为转变为另一种行为——例如，从导航到避免捕食者或车祸。研究生 Ayelet Sarel 博士、Shaked Palgi 和 Dan Blum 与博士后研究员 Johnatan Aljadeff 博士合作领导了这项研究。该研究由 Ulanovsky 和副研究员 Liora Las 博士共同监督。

研究人员使用微型无线记录设备监测成对蝙蝠大脑中的神经元，它们必须避免相互碰撞，同时沿着一条 135 米长的隧道以每秒 7 米的高速飞行。这相当于每秒 14 米或每小时约 50 公里的相对速度——即蝙蝠之间的距离接近的速度，或两个蝙蝠速度的总和。

为了检查在这些情况下蝙蝠是否改变了他们的行为模式，变得更加专心，研究人员利用了蝙蝠使用声纳或回声定位来感知环境的独特能力。事实上，当发现另一只动物快速飞向它们时，蝙蝠会迅速提高回声定位点击率，这意味着注意力水平提高了。随着他们注意力的增加，蝙蝠海马体中的神经回路发生了快速变化，海马体是负责导航的主要大脑区域，以及其他功能。科学家们通过记录该区域单个神经元(称为位置细胞)的电信号发现了这种转变。

当蝙蝠单独飞行时，它们的位置细胞编码了它们在太空中的位置，但一旦动物发现另一只快速接近的蝙蝠，海马体中超过一半的神经元(约 55%)就会切换模式。科学家们可以判断出神经开关已经发生，因为神经元的放电模式发生了变化，这表明它们现在不仅编码了蝙蝠自己的绝对位置，而且还编码了一个相对测量值：与另一只蝙蝠的距离。动物的注意力越高，神经开关就越明显。令科学家们惊讶的是，这种转变发生得非常迅速，大约在 100 毫秒或十分之一秒内。快速接近的蝙蝠是常规的、熟悉的伙伴还是仅仅是“熟人”对神经编码没有影响，

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