科學家們透過將小鼠放在控制螢幕形狀的微型方向盤上，首次以單細胞解析度描繪了整個哺乳動物大腦的決策過程。這項新研究揭示了大腦如何在日常生活中不斷作出決策，顯示出傳統神經科學研究通常僅專注於孤立的腦區小集群的局限性。普林斯頓大學的神經科學教授 Ilana Witten 表示：「我們逐漸意識到，決策並不是由一兩個腦區來完成的，而是涉及到多個腦區的共同參與。」
在這項研究中，Witten 與國際大腦實驗室（IBL）內的同事們採用標準化的方法來追蹤行為期間的神經活動。IBL 是一個由 22 個實驗室組成的全球聯盟，通過整合來自不同實驗室的數據，他們得以捕捉到大腦中決策過程的複雜性。這項努力產生的數據集覆蓋了 139 隻小鼠的 600,000 多個神經元，涵蓋了 279 個腦區，為分布式神經網絡的運作提供了全面的視角。這樣的工作並非易事，貢獻作者 Alejandro Pan Vazquez 指出，「這在神經科學的歷史上從未出現過。為了整合不同實驗室的數據，我們在組織方面做了很多創新，這是神經科學首次實現如此大規模的合作。」
三個普林斯頓實驗室由 Witten、Tatiana Engel 和 Jonathan Pillow 共同協調。他們設計實驗參數、收集數據，並建立了質量控制指標和標準化分析流程，使得數據集能夠整合成為科學界的單一資源。實驗的設置相對簡單，小鼠面對一個黑白條紋的圓圈，圓圈位於左側或右側。小鼠透過轉動微型方向盤使圓圈移向中心，並在一秒內獲得一口糖水作為獎勵。一些圓圈的亮度較低，迫使小鼠依賴過去的經驗，這讓研究人員有機會觀察到以期望為驅動的決策過程。
研究人員使用高密度電極記錄神經活動，能夠同時監測到數百個腦區的神經元。每個實驗室專注於特定的腦區，而整合後的數據集涵蓋了 139 隻小鼠的 620,000 個神經元，幾乎覆蓋了整個大腦。這張地圖顯示，決策活動是廣泛分布的，包括一些傳統上被認為與運動而非認知相關的腦區。Witten 說：「這項工作的其中一個重要結論是，決策確實在整個大腦廣泛分布，包括一些我們之前認為不參與的區域。」
這些研究結果不僅提供了一個「獨特的數據集」，還為後續的分析提供了資源。Witten 強調：「我們希望這些論文能激發其他研究者進一步探索這些數據，並從中發現新的知識。」此外，協調 22 個實驗室的全球工作強調了大規模神經科學研究的潛力。Engel 表示：「這幅全腦地圖無疑是一項令人印象深刻的成就，但這只是開始，而不是終點。IBL 展示了一個全球團隊如何能夠超越舒適區，進入單一實驗室無法觸及的未知領域。」
這項研究於 9 月 3 日發佈在《Nature》期刊上，為測試新決策理論和推進神經科學領域設立了基準。
