为什么大脑的神经细胞被组织成模块？

科学家们发现，哺乳动物大脑的皮层能够保持对所有外部输入的控制，因为它们的神经网络工作被组织成依赖于“模块”功能的相互连接这一发现是一个独特的实验系统的结果，该系统在微加工的玻璃表面上产生了神经元，即大脑的功能元件计算模型描述了实验和观测结果这项研究由东北大学的山本秀明和巴塞罗那大学的乔迪·索里亚诺组成的国际研究小组发表在《科学进展》杂志上

皮质是大脑的外层，它包含了一组神经元对增强、运动控制和高阶计算等功能的响应Yamamoto说：“神经元网络，就像大脑皮层中的神经元网络一样，需要能够从专门的电路中分离输入，并从多个电路中集中输入。”但目前还不清楚该组件如何能够支持这两种截然不同的处理模式

在研究这些问题时，研究人员指导了包含多个子组或模块的大脑皮层神经网络实验室培养的神经元被重新设计以表达光敏蛋白，因为它们可以用特定的光波长进行最佳刺激

研究小组发现，形成模块化的干细胞对局部光刺激的反应较大，而对局部刺激的反应较小且同步性较差的干细胞

为了达到这个效果，施加的光刺激在不同的时间被传递到网络的不同部分，从而将生命输入从大脑皮层下部分传递到皮层然而，当整个网络的总体灵活性同时提高时，通过增加整个网络的钾浓度，这确实会触发整个网络的同步、协调的活动响应

Yamamoto解释道：“本地分离活动和全球整合活动之间的这种平衡对于扩大有限来源的信息表示的条件空间是非常重要的。”

这一发现不仅有助于患者了解人脑结构和功能之间的关系，也有助于改善用于机器学习研究的人工神经网络的发展