来自明尼苏达大学和法兰克福高级研究所的国际研究团队在《自然通讯》上发表了一项研究，探讨了在发育过程中高度有组织的神经活动模式的出现。他们的研究聚焦于大脑皮层如何将无序输入转化为有序的活动模式，展示了自我组织。研究人员强调了这一转化的重要性。研究团队发现大脑在发育过程中能够组织其自身的功能，”小规模的相互作用完全发生在皮层内，”明尼苏达大学医学院助理教授戈登·史密斯博士解释道。这一发现表明，任何对这些小规模相互作用的干扰可能会显著改变大脑功能，可能会影响感知，并可能在自闭症等神经发育障碍中发挥作用。
在一个自组织系统中，小规模的相互作用汇聚在一起形成大规模的组织。通过理论与实验相结合，团队证明了类似于自组织系统的数学规则也适用于大脑的功能。研究结果表明，控制各种生物和非生物系统中模式的相同原理，例如某些鱼的标记和沙丘的排列，也在塑造大脑方面发挥作用。
“我们的研究结果表明，大脑早期皮层中的活动模式通过涉及局部激活和横向抑制之间平衡的反馈循环动态地出现，确认了关于大脑发育的长期理论假设，”法兰克福高级研究所教授、该研究的共同研究者马蒂亚斯·卡舒贝博士解释道。
研究团队利用最近开发的光学工具进行研究。明尼苏达大学进行了一项研究，以展示正在发育的大脑网络如何从内部形成其大规模结构，而不是受外部来源的影响。光学成像与脑科学医学发现团队成员史密斯博士表示，利用先进的光学技术，实验确认了这一长期持有的科学理论，即大脑在早期发育中组织其自身的活动。目前的研究正在调查这些自组织神经活动模式在早期发育中的变化对后续感知的影响。该研究得到了国家眼科研究所 [拨款 R01EY030893-01]、怀特霍尔基金会 [2018-05-57]、国家科学基金会 [IIS-2011542] 和联邦教育与研究部 [BMBF 01GQ2002] 的资助。
