在大脑紧密交织的网络中，牵动一根神经元线索可能会解开许多回路。因此，《自然》杂志 12 月 9 日发表的一篇论文的作者警告说，诸如光遗传学（用光激活神经元以控制大脑回路）和药物操纵等技术可能会导致研究人员得出不必要的结论。
哈佛大学（位于马萨诸塞州剑桥市）的神经科学家 Bence Ölveczky 和他的团队在对大鼠和斑胸草雀的研究中发现，刺激大脑的某一部分以诱导某些行为可能会导致其他不相关的部分同时放电，从而让人觉得这些回路也参与了该行为。
Ölveczky 表示，实验表明，虽然光遗传学等技术可能表明某个回路可以执行某种功能，但它们不一定表明该回路通常执行该功能。“我不是想说其他研究是错误的，而是存在过度解读的危险，”他说。
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即兴实验
Ölveczky 和他的同事在研究他们训练以特定模式按压杠杆的大鼠时，偶然发现了这些差异。他们将一种名为蝇蕈醇的药物（可暂时关闭神经元）注射到与爪子运动有关的运动皮层的一部分。这些动物不再能够执行该任务，这可能被认为是该大脑区域的神经元对于其执行是必要的证据。
但是 Ölveczky 在注射药物时意外损坏了一只动物的运动皮层。他决定使用毒素永久性地破坏大脑的这一部分，以查看这种损伤是否会产生与暂时性中断相同的效果。当研究人员在十天后测试这只大鼠时，他们惊讶地发现，尽管自从损伤发生以来它一直没有执行该任务，但它仍然可以正确地按压杠杆。这一观察结果表明，受损的回路最初从未真正参与该行为；在没有练习的情况下，大脑无法简单地切换到使用不同的回路。研究人员得出结论，他们的蝇蕈醇实验关闭了多个回路，其中一些回路参与了按压杠杆的行为。
当研究人员用更多大鼠重复实验时，临时性和永久性操纵之间的差异仍然存在。研究小组将光敏蛋白插入运动皮层，这些蛋白在被光触发时会放电，并发现这种光遗传学操纵也损害了大鼠在杠杆任务中的表现。
困惑的鸟类
研究人员接下来转向斑胸草雀，由于这种鸟类在生命早期就具有学习求偶歌曲的能力，因此它们的大脑已经被很好地绘制出来。Ölveczky 和他的同事使用蝇蕈醇暂时关闭了鸟类大脑中一个称为界面核 (Nif) 的区域。Nif 本身对于鸟鸣不是必需的——即使 Nif 被永久性破坏，鸟类仍然可以唱歌——但它连接到对唱歌至关重要的神经元。
当研究人员暂时灭活 Nif 时，鸟类的歌曲失去了结构并被破坏。Ölveczky 认为，大脑的各个区域是如此紧密地交织在一起，以至于突然改变一个区域（例如 Nif）会向系统的其余部分发送涟漪，从而影响通常不依赖于该区域的行为。
杜克大学（位于北卡罗来纳州达勒姆）研究鸣禽的神经生物学家 Richard Mooney 对这种现象可以在多个物种中得到证实印象深刻。“我认为这是一项非常重要且及时的研究，”他说。鉴于许多实验都建立在关于参与某种行为的回路的现有知识之上，他告诫说，实验科学家在使用瞬时技术来绘制大脑中全新的回路时应格外小心。
“这项研究很好地提醒我们，没有完美的技术，”加州大学旧金山分校的神经科学家 Evan Feinberg 说。
加利福尼亚州斯坦福大学的光遗传学先驱 Karl Deisseroth 说，他对永久性和暂时性操纵会引起不同的行为影响并不感到惊讶。他说，由于大脑是一个动态系统，并且在不同的时间尺度上运行，因此任何类型的操纵都可能只显示图片的一部分。
“就像任何锋利的工具一样，你必须小心使用它，”Ölveczky 说。“它越锋利，你就越要小心。”
本文经许可转载，并于 2015 年 12 月 9 日首次发表。