摘要：大脑研究人员已经确定丘脑和皮层之间的桥梁是运动功能过程中修饰的关键区域。他们发现，这种学习的作用不仅仅是调整活动水平，还雕刻了电路的布线，完善了大脑区域之间的对话。...

加利福尼亚大学圣地亚哥分校科学家发表的一项具有里程碑意义的研究正在重新定义科学对学习方式的理解。这些发现，发表在期刊上自然并得到美国国立卫生研究院和美国国家科学基金会的支持，提供了有关在学习期间大脑接线如何变化的新见解，为有助于神经系统疾病的新疗法和技术提供了一条途径。

多年来，神经科学家将大脑的主要运动皮层（M1）隔离了额叶区域中的一个区域，作为在学习发作过程中发出与复杂运动有关的信号的枢纽。最近，位于大脑中心的运动丘脑被认为是在运动学习功能过程中影响M1的区域。

但是即使有了这样的进步，也缺乏证据如何这种学习过程的发展主要是由于监测细胞跨大脑区域的相互作用的复杂性质。

由Takaki Komiyama教授领导的研究小组首次使用强大的神经生物学研究技术来描述小鼠的这些机制。研究人员使用高科技成像和一种新颖的数据分析方法，确定了丘脑皮层途径，丘脑和皮层之间的通信桥，是学习过程中修饰的关键区域。

除了确定主要途径外，研究人员还发现，在学习过程中，区域之间的联系会发生物理变化。运动学习的作用远不止调整活动水平，它雕刻了电路的接线，在细胞水平上完善了丘脑和皮层之间的对话。

该研究的主要作者兼Komiyama实验室的博士后学者阿萨夫·拉莫特（Assaf Ramot）说：“我们的发现表明，学习超越了当地的变化 - 它重塑了大脑区域之间的沟通，使其更快，更强，更精确。” “学习不只是改变什么大脑会改变如何大脑有连线。”

这项研究在此期间学习了特定的运动，表明学习会引起丘脑和皮层相互作用的重点重组。在学习时期，发现丘脑会激活M1神经元以编码学习的运动，并停止与所学习运动无关的神经元的激活。

“在学习过程中，丘脑会激活特定的M1神经元子集，然后激活其他M1神经元，以产生学习的活动模式，” Komiyama说，神经生物学学院（生物学科学）和医学学院（医学学院）的神经生物学学院的教授Komiyama说，该学院是指任命（Halu of Medicinity in Compuciontion in Concocity）。数据科学）和卡夫利大脑和思想研究所。

为了将特定神经元的活动焦点 - 研究的关键见解 - 研究人员开发了一种新型的分析方法，称为共享（共享表示发现）与神经生物学助理教授Marcus Benna和研究生Felix Taschbach，研究合着者。

塔斯巴赫（Taschbach）率领数据分析程序的发展，他识别通常在不同受试者中编码的行为提出了重大挑战，因为行为及其神经表示可能会在动物之间有很大差异。为了解决这个问题，研究人员开发了共享，该问题确定了与不同受试者之间的神经活动相关的单个共享行为表示，从而使他们能够将微妙的行为特征映射到每只动物中不同神经元的活动中。

现有方法通常会执行人工对齐以减少个体可变性 - 类似于要求每个人都遵循完全相同的路线到达目的地。相比之下，共享功能更像是确定哪些地标始终如一地帮助旅行者导航，而不管他们的特定路线选择如何。共享方法对研究的发现至关重要。

本研究的计算神经科学家和对应的作者Benna说：“这种新方法使我们能够将多个实验的数据结合起来，以进行详细的发现，这些发现仅使用单个大脑中记录的相关神经元的数量有限。”

这项新研究是由Komiyama实验室最近领导的第二项研究，该实验室阐明了我们的大脑学习方式。 4月，威廉·赖特（William Wright），内森·赫德里克（Nathan Hedrick）和科米亚玛（Komiyama）发表了一项研究科学这描述了在学习情节期间神经元遵循的多个规则，在不同地区的突触遵循不同的规则。

与自然研究的发现，研究人员通过新的综合模型进一步了解了学习过程的理解，该模型是关于学习过程中学习运动如何在学习过程中出现的。新信息还为患有神经系统疾病的人提供了希望。

拉莫特说：“研究表明，学习不仅重复。” “这是关于您的大脑以有针对性的方式重新布线。无论您是学习新技能，从中风中恢复还是使用神经假体，了解大脑区域如何重新组织他们的交流有助于我们设计更好的疗法和技术，使得有效的疗法和技术和大脑的自然学习机制。”

该论文致力于纪念武士，这是科米亚山实验室的一名助理项目科学家，他在2023年的一场蒙特利尔大楼大火中悲惨地死亡。她被人们铭记为一位出色的神经科学家，他提高了她感动的许多生活。