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上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究員張思宇團(tuán)隊(duì)和中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究員徐敏團(tuán)隊(duì)合作，通過(guò)計(jì)算機(jī)建模分析，預(yù)測(cè)了視覺(jué)信息處理相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中各腦區(qū)的等級(jí)，明確了網(wǎng)絡(luò)中信息的流向及等級(jí)信息流在局部微環(huán)路中各類(lèi)神經(jīng)元上的強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)特性，為研究網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)在整體動(dòng)物行為層面的功能學(xué)連接圖譜奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

視覺(jué)信息處理體系是以等級(jí)網(wǎng)絡(luò)的形式來(lái)架構(gòu)的，參與其中的各節(jié)點(diǎn)的等級(jí)決定了信息流的方向。但對(duì)于視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)或更為廣義的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中攜帶等級(jí)信息的遠(yuǎn)距離投射，如何與其支配區(qū)域的局部微環(huán)路發(fā)生相互作用并發(fā)揮其功能，仍未有系統(tǒng)性研究。

研究人員首次對(duì)視覺(jué)選擇性注意各相關(guān)皮層區(qū)域不同種類(lèi)神經(jīng)元構(gòu)成的子網(wǎng)絡(luò)的精細(xì)解剖學(xué)連接圖譜以及細(xì)胞水平的功能學(xué)連接圖譜進(jìn)行了系統(tǒng)性研究，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，抽提出了在視覺(jué)信息處理網(wǎng)絡(luò)中攜帶等級(jí)信息的遠(yuǎn)距離輸入與局部微環(huán)路中各類(lèi)神經(jīng)元相互作用的規(guī)律。

研究人員從解剖學(xué)的角度系統(tǒng)研究了視覺(jué)選擇性注意各相關(guān)皮層區(qū)域不同種類(lèi)抑制性神經(jīng)元的輸入。全腦解剖學(xué)連接圖譜顯示，皮層中同類(lèi)神經(jīng)元接受的不同來(lái)源的輸入強(qiáng)度差異可達(dá)10的4次方倍，凸顯了對(duì)解剖學(xué)數(shù)據(jù)的精確定量分析在理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)中的重要性。

同時(shí)，研究人員進(jìn)一步闡明了具有不同等級(jí)方向性的輸入如何在時(shí)間維度上招募不同種類(lèi)的神經(jīng)元，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)局部微環(huán)路的精確調(diào)控以及興奮—抑制的動(dòng)態(tài)平衡的機(jī)制。

專(zhuān)家表示，這項(xiàng)研究成果對(duì)理解基于等級(jí)架構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的信息處理機(jī)制具有重要意義。（黃辛）