耶魯大學的研究團隊首次明確揭示了一種大腦神經(jīng)活動類型——伽馬波（gamma activity）的起源位置，并將其與行為反應聯(lián)系起來。這項研究發(fā)表在《Nature》雜志上，為理解大腦信息處理和行為生成提供了新視角。

長期以來，科學家觀察到大腦中存在同步協(xié)調(diào)的神經(jīng)活動波，但對伽馬波的功能和產(chǎn)生機制一直存在爭議。耶魯大學神經(jīng)科學教授、該研究的通訊作者Jessica Cardin表示，她在博士后時期就曾研究過伽馬波，并首次證明可以通過人工手段在大腦中誘發(fā)這種活動。但傳統(tǒng)方法難以通過“破壞實驗”來研究伽馬波的功能，因為關(guān)閉特定活動通常會影響周圍神經(jīng)回路，難以得到精準結(jié)果。

這項研究的突破來自Cardin實驗室的一名博士后Quentin Perrenoud，他在追蹤大腦信息流時發(fā)現(xiàn)伽馬波可能能夠預測行為。研究團隊由此開發(fā)了一種全新的測量方法CBASS（Clustering Band-limited Activity by State and Spectrotemporal feature），能夠以極高的時間和空間分辨率捕捉伽馬波的短暫事件，而不是傳統(tǒng)觀點認為的連續(xù)波形。

研究顯示，伽馬波并非在大腦皮層單獨生成，而是由丘腦與皮層之間的相互作用動態(tài)產(chǎn)生。丘腦向皮層發(fā)送輸入后，伽馬活動在皮層被放大，從而參與信息整合和行為生成。

為了驗證伽馬波的功能，研究團隊設計了一項視覺任務訓練小鼠：小鼠僅在看到特定視覺刺激時舔取水源獲得獎勵。當干擾丘腦向皮層的信號時，皮層的伽馬波被打斷，小鼠在任務中的表現(xiàn)顯著下降。相反，當研究者將伽馬波活動“回放”給另一組小鼠時，小鼠會被“欺騙”，產(chǎn)生檢測到視覺刺激的行為反應。

這些結(jié)果表明，皮層中的伽馬波在視覺信息整合及相應行為反應中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Cardin指出，這一發(fā)現(xiàn)對神經(jīng)發(fā)育障礙、精神分裂癥、雙相障礙以及神經(jīng)退行性疾病的研究具有重要意義，因為這些疾病患者的伽馬波活動存在異常。

當前，Cardin實驗室正探索伽馬波是否可以作為阿爾茨海默病的早期生物標志物。研究團隊關(guān)注乙酰膽堿和去甲腎上腺素等丘腦和皮層中的關(guān)鍵信號分子，這些分子在認知功能和神經(jīng)退行性疾病中扮演重要角色。通過CBASS技術(shù)，他們希望揭示神經(jīng)退行性疾病中異?；顒拥捻樞?，為早期診斷提供可解釋、可檢測的指標。

參考文獻：Quentin Perrenoud et al, Flexible perceptual encoding by discrete gamma events,?Nature?(2025).?DOI: 10.1038/s41586-025-09604-9

編輯：周敏

排版：李麗