IT之家 10 月 25 日消息，耶鲁大学研究团队首次揭示了人脑中 γ 波（伽马波）的来源机制，确认其源自丘脑与大脑皮层之间的相互作用，这一发现或将为理解感知、认知及神经疾病开辟新方向。相关成果已于 10 月 8 日发表于《自然》（IT之家附 DOI: 10.1038 / s41586-025-09604-9）。
破解百年未解的脑波之谜
科学家们早在一个多世纪前就观察到大脑中存在同步神经活动形成的节律性波动，但这些脑波的功能与起源一直未被完全阐明。
耶鲁大学医学院神经科学教授杰西卡・卡丁（Jessica Cardin）领导的团队，凭借一种全新的高精度脑活动测量方法，首次追踪到 γ 波的具体来源，并将其与行为表现直接关联。
卡丁表示：“长期以来，我们无法‘关闭’脑内的某种波动而不干扰周围神经回路，因此很难验证这些节律的具体功能。”她原本认为这是一个几乎不可能完成的实验，但团队成员昆汀・佩雷诺（Quentin Perrenoud）在一次实验中发现，γ 波似乎能预测动物的行为表现，这一发现促使他们重新审视该领域。
γ 波由丘脑-皮层交互产生
研究团队开发了一种名为 CBASS（基于状态与时频特征的带限活动聚类）的新方法，用于分离和分析单个 γ 波事件。此前人们认为 γ 波是连续的、类似声波的平滑起伏，但新数据表明，γ 波其实以短促、间歇性的形式出现。
团队在小鼠视觉皮层的 16 个区域同步记录神经活动，发现这些波动并非均匀传播，而是以离散的峰值和间歇性爆发出现。分析显示，这些 γ 波的出现并非仅源自皮层本身，也不是丘脑单向输入的结果，而是两者动态交互的产物。
卡丁解释道：“我们的数据显示，γ 活动是在丘脑向皮层传递信号时产生的，并在皮层中被放大。”
实验证实 γ 波与视觉行为相关
为验证 γ 波与行为的关系，研究人员训练小鼠执行视觉辨识任务 —— 当特定视觉刺激出现时舔取水嘴可获得奖励。随后，他们阻断了丘脑向皮层传递信号的通路，从而干扰皮层内的 γ 波活动，结果小鼠的任务表现显著下降。
在另一项实验中，研究团队将真实小鼠的 γ 波信号“回放”到其他小鼠大脑中，这些小鼠因此“误以为”自己看到了视觉刺激。
卡丁表示：“当我们将这种 γ 活动输入另一只小鼠大脑时，它被‘欺骗’地认为视觉刺激已经出现。”
这表明 γ 波在整合视觉信息与引导行为反应中发挥关键作用。已有研究发现，这类脑波在自闭症、精神分裂症、双相情感障碍及神经退行性疾病患者中均存在异常。
未来研究：或成阿尔茨海默早期生物标志
卡丁团队目前正研究 γ 波是否可用作阿尔茨海默病等神经退行性疾病的早期生物标志。丘脑和皮层中的乙酰胆碱与去甲肾上腺素信号与认知功能密切相关，而这些信号在疾病中往往受损。
“我们正在研究这些神经调节信号与 γ 事件的关系，希望了解神经退行过程中异常出现的先后顺序，”卡丁表示，“这有望成为一种可在人类身上检测的、可解释的阿尔茨海默病早期标志。”
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