在日常生活中，我們經常需要基于聽到的聲音做出決策，例如判斷電話鈴聲或狗吠是否屬于自己，或者夜間的腳步聲是孩子還是入侵者。這些決策將決定我們接下來的行動。Champalimaud基金會的研究人員揭示了在這些時刻大腦中可能發生的情況，並使我們更接近于解開大腦如何將感知轉化爲行動的謎團。

Renart實驗室的新研究，發表在《當前生物學》上，深入探討了大腦皮層如何處理感官信息和行爲選擇。皮層是大腦的外層，它塑造了我們對世界的有意識感知，分爲處理不同功能的區域：感覺區域處理來自我們環境的信息，而運動區域管理我們的行動。令人驚訝的是，與未來行動相關的信號，人們可能期望只在運動區域中找到，也出現在感覺區域中。

研究人員通過爲小鼠設計任務來解決這些問題。他們訓練小鼠在聽到聲音後做出決定，通過舔左右兩個不同的噴口來報告他們的決定。爲了分離與聲音相關的大腦活動和與反應相關的活動，研究人員引入了一個關鍵的半秒延遲。在這個間隔期間，小鼠必須暫緩他們的決定。這個延遲允許研究人員從時間上分離與刺激相關的大腦活動和與選擇相關的活動，並跟蹤與運動相關的神經信號是如何隨著時間的推移從最初的感官輸入展開的。

研究人員發現，感官和選擇相關的信號顯示出不同的空間和時間模式。與聲音檢測相關的信號出現得很快，但消失得也快，在聲音呈現大約400毫秒後消失，並分布在所有皮層層中。相比之下，與選擇相關的信號，表明小鼠即將進行的運動，出現得更晚，在決策執行之前，並且集中在皮層的深層。

盡管刺激和選擇活動在時間上有所分離，但進一步分析揭示了一個有趣的聯系：對特定聲音頻率有反應的神經元也傾向于對與這些聲音相關的動作更活躍。這些神經元通過經驗學習，增加它們對基于其偏好的聲音頻率的適當行動的活動。

研究人員推測，這些選擇信號在聽覺皮層的起源可能是什麽？早期的感官信號在聽覺皮層中似乎並不預測小鼠的最終選擇，而選擇信號顯著晚些出現。這表明聽覺皮層中的感官信號並不直接導致小鼠的行動，我們觀察到的選擇信號很可能是在大腦中負責規劃或執行運動的更高區域計算出來的，然後向聽覺皮層發送反饋。

然而，如果這些運動信號並不指揮行動，它們可能扮演什麽角色？它們可能主要起到整合和傳遞信息的作用。例如，這些信號可以調整大腦的感知以與正在展開的決策保持一致，增強我們所感知的穩定性。或者，它們可以爲預期的行動的感官結果做好准備，如移動産生的噪音，確保我們的感官體驗與我們的動作相匹配。

這些假設尚待驗證。未來的研究將旨在確定這些運動信號的確切起源，以及它們是否真的對行爲有因果關系。目前，我們可以爲大腦如何將感知轉化爲行動的謎題添加另一塊拼圖，以及當你下次在夜間聽到腳步聲時大腦內部的機制。

這項研究不僅爲我們提供了關于大腦如何處理聲音信號並做出決策的新見解，而且強調了感官信息和運動信號在大腦皮層中的交織作用。那麽，您如何看待這項研究對于理解大腦決策過程的貢獻？您認爲這些發現將如何影響我們對大腦功能的認識？歡迎在評論區分享您的想法，與我們共同探討大腦如何將聲音轉化爲行動的複雜機制。

參考資料：《Differential representation of sensory information and behavioral choice across layers of the mouse auditory cortex》 Communications Biology