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人类的学习之旅始于大脑内部错综重大的细胞网络。例如
，当第一次看到并识别狗狗的特征——四条腿、毛皮、尾巴
，大脑中的神经元最先协同事情
，响应编码这些特征的信号
，这使得幼儿学会了识别小狗。然而
，在个体出生前
，甚至在任何现实履历和感官输入指导细胞回路构建之前
，大脑就已经在悄然搭建其基础架构。那么
，这一切是怎样启动的呢？

耶鲁大学的研究团队在最新研究中展现了谜底：在履历尚未来得及塑形大脑之前
，脑细胞就已凭证一套固有的规则最先组织成神经网络。这一规则与后期履历驱动下的神经毗连形成相同
，即“一起活跃的细胞会联络在一起”。不过
，这里的驱动力并非外部履历
，而是源自细胞内部的自觉运动。

相关研究效果揭晓在2024年8月16日的Science期刊上
，论文问题为“Hebbian instruction of axonal connectivity by endogenous correlated spontaneous activity”。

论文的配合通讯作者、耶鲁大学医学院神经科学教授Michael Crair叙述：“腾博会官网焦点问题在于大脑发育时代神经线路的形成机制
，以及指导其结构的内在规则。”

本研究聚焦于小鼠的视网膜神经节细胞
，这些细胞向大脑中的上丘区投射信号
，与下游神经元建设联系。研究职员监测了单个视网膜神经节细胞的活性转变、以及其发育历程中的结构演变。别的
，他们还对眼睛尚未睁开的苏醒新生鼠的细胞运动举行了检测。先进显微手艺与荧光卵白的团结应用
，让追踪细胞运动及其形态改酿成为可能。

以往研究已证实
，纵然在感官体验泛起前
，好比人类胎儿期或幼鼠睁眼前数天
，神经元的自觉运动会相互关联
，形成波动。在本项研究中
，研究职员视察到
，当单个视网膜神经节细胞的运动与相近细胞的自觉波动高度一致时
，该细胞的轴突——认真细胞间毗连的部分
，会生发出新的分支；反之
，若运动同步性低
，则轴突分支将被修剪。

配合通讯作者、耶鲁大学医学院神经科学助理教授Liang Liang指出：“当细胞同步放电时
，它们之间的联系获得强化。轴突的新分支有助于视网膜神经节细胞与上丘中同步活跃的神经元建设更多毗连。”这一发明呼应了心理学家Donald Hebb在1949年提出的“赫伯定律”——当一细胞重复引发另一细胞放电
，两者的联系就会增强。

图片来自Science, 2024, doi:10.1126/science.adh7814

Crair强调：“赫伯定律在心理学领域被普遍用于阐释大脑学习的基础
，而腾博会官网研究在细胞层面验证了它同样适用于早期大脑发育。”通过滋扰细胞与自觉波动间的同步性
，研究团队进一步确认了细胞分支形成的最佳位置。类似自觉运动征象亦泛起在脊髓、海马体和耳蜗等区域
，只管详细模式各异
，但相似的纪律可能主导着这些回路的细胞布线方法。

未来研究将探讨这些轴突分支模式在小鼠睁眼后是否一连
，以及新分支形成时下游神经元怎样响应。Liang体现：“我们将继续整合大脑发育与单细胞成像的专业知识
，探索准确神经运动模式怎样引领大脑回路的装配与优化
，贯串整个发育阶段。”

参考资料：

Naoyuki Matsumoto et al. Hebbian instruction of axonal connectivity by endogenous correlated spontaneous activity. Science, 2024, doi:10.1126/science.adh7814.