大脑的“回路”隐喻是无可争议的,正如它所熟悉的那样:神经元建立直接的物理连接来创建功能网络,例如存储记忆或产生思想。但这个比喻也是不完整的。是什么驱使这些电路和网络走到一起?新的证据表明,这种协调至少有一部分来自电场。大脑皮层的一项新的开放获取研究表明,当动物玩工作记忆游戏时,所有参与神经元的潜在电活动产生的电场会在大脑的两个关键区域协调它们记忆的信息。反过来,电场似乎驱动了神经活动,或细胞膜上明显的电压波动。
如果神经元是管弦乐队中的音乐家,大脑区域是它们的部分,记忆是它们产生的音乐,那么电场就是指挥。这种主要电场影响组成神经元膜电压的物理机制被称为“突触耦合”。这些膜电压是大脑活动的基础。当它们越过阈值时,神经元会“尖峰”,通过称为突触的连接发送电信号给其他神经元。特别是,这项新研究表明,电场驱动神经元网络的电活动,以产生存储在工作记忆中的信息的共享表示。这些发现可以提高科学家和工程师从大脑中读取信息的能力,这有助于为瘫痪患者设计大脑控制的假肢。利用复杂系统理论和数学纸笔计算,我们预测大脑的电场会引导神经元产生记忆。实验数据和统计分析支持了这一预测。这是数学和物理学如何揭示大脑领域的一个例子,以及它们如何为构建脑机接口(BCI)设备提供见解。
资讯来源:麻省理工学院官网

