来源：

西北大学

总结：

研究人员首次确认了神经元控制肌肉运动的方式。

人类的大脑是一个神秘的超级计算机。上十亿的神经元通过复杂的网络连接协同工作，控制着我们的所有想法 、感觉与运动。而我们才开始对它的工作方式有所认识。

为了揭开人类的思维之谜，来自西北大学复杂网络研究中心（CCNR）的研究人员从一个更简单的模型入手——线虫的大脑。一个线虫的大脑大概有300个神经元与2200个突触。

使用线虫作为一个测试系统，CCNR的研究人员用了数年的时间来理解一个神经网络是如何调控其自身的。例如，线虫大脑中的哪些神经元个体具体负责其后部身躯的摆动。在《自然》杂志的在线版页面上，研究者们首次描述了他们能够在前所未有的细节上预测、测试以及确认线虫的大脑控制其运动的方式。

“我很开心能第一个做出来运动法则的实验证实 ” CCNR主任、神经网络科学教授、特聘物理教授Robert Gray Dodge Albert-László Barabási这样说，“我还对这项研究带来的高精确系统性预测方法感到激动。我们能用这样的方法预测在特定过程中起作用的神经元。”

Barabási的实验室的研究者对线虫的大脑做了细致的研究。他们对线虫的每一个神经元、突触都逐一进行了对应。他们发展了一套精确预测哪些神经元来控制哪些种类的运动的理论。这些运动包括线虫的扭动、快速前进。不久之后，来自英国剑桥大学分子生物学实验室医学研究委员会（MRCL）的同行对这些预测进行了测试。他们的测试通过使用激光来杀死一些特定的线虫神经元进行。他们测量了这种“显微手术”对线虫的行为的影响。

“很不错，这些预测确实被证实了，支持了相关的理论，并且还带来了对于神经元个体对躯体运动控制机理的一些新理解。”一个来自MRCL的领导这项激光实验的科学家William Schafer这样说。

这项成果是实现“梦想”的重要开端。这项研究的带头人之一，CCNR的一个博士后研究者Emma Towlson，这样描述“梦想”：未来的研究者能够把某个版本的线虫的控制模型转变成人类的大脑模型。如果实现，这将能改变脑瘫患者、葛雷克氏症患者以及肌肉运动功能丧失患者的命运。

“理论上，我们能够把那些无法控制的因素变为可控，这是最终的理想。但我们仍有一个巨大的障碍。” Towlson如是说。

为了弄清楚线虫的大脑，Towlson创建了一个神经元与肌肉之间的对应规则。这个模型仅用0和1表示神经元的非连接与连接。她对模型的相对简单感到惊讶。另外，研究者还对生物学参数做了很多假设。

“然而这仍然得到了这样的高精度预测” Towlson说，“这确实让我惊奇。按照我的想法，我们确实得到了一些非常基本的东西。”

Towlson还想把这种控制原理应用到其他模型中。“我认为，对我们来说比较合理的下一步实验对象是斑马鱼，或者老鼠，最后是人类。” Towlson这样说，“人类的大脑永远是最终的梦想。”