大腦的「勿擾模式」：果蠅如何用腦波同步打造一個「可打破」的感官過濾器
我們都有過這樣的經驗：在吵雜的環境中睡死，甚至還可以拿外面的下雨聲當白噪音，但只要鬧鐘一響，或是老闆一通電話叫你工作這種真噪音，我們又能瞬間驚醒。大腦是怎麼做到這種「與外在世界斷開連結，卻又保持警戒」，似昏迷但又昏迷的不完全的神秘狀態？ 最近發表的一篇關於果蠅的研究，給出了一個非常漂亮且務實的工程學解答：大腦並不是把感官的總開關直接拔掉，而是利用「神經網路的同步共振」，主動把外在訊號給「抑制」掉。 睡眠的節拍器：慢波活動（SWA） 要進入安靜的休息狀態（Quiescence），動物需要一段不受打擾的時間來進行身體修復。在哺乳動物深層睡眠時，我們常會觀察到大範圍同步的「慢波活動」（Slow-Wave Activity, SWA）。有趣的是，研究人員發現果蠅的大腦也會在需要睡眠時產生慢波活動 (如圖一所示)。 到了夜晚，果蠅大腦中另一個名為 dFSB（背側扇形體）的區域會開始活躍。 dFSB 就像是個總開關，當它活動力增加後，能直接促進下游的 R5 網路產生規律的慢波活動。 圖一、圖中示範圖表現果蠅準備睡覺的夜晚（左上角有個月亮圖示），負責促進睡眠的 R5 神經網路（藍線）與負責促進運動的 Helicon 神經網路（灰線），兩個電位的活動完美同步了！這種「同步共振」的現象，就是大腦正在戴上主動降噪耳機、準備啟動「勿擾模式」的最佳表現。 互相抵制的訊號： 但光是 R5 自己在那邊跳慢波舞是不夠的。果蠅大腦裡還有另一個負責促進運動與處理視覺訊號的網路，叫做 Helicon。 如果 Helicon 一直活躍，果蠅就會一直想亂跑、一直對眼前的景象有反應。 研究團隊發現了一個驚人的現象，到了晚上，R5 和 Helicon 的神經電活動會開始「同步」。 也就是說，負責「想睡覺」的網路和負責「想亂跑」的網路，它們的活動在夜晚完美同步 (如圖一所示)。 圖二、神經運作模擬圖。白天時（太陽圖示），神經網路各自活躍；但到了夜晚（月亮圖示），名為 dFSB 的大腦總開關會發出抑制訊號，使這些網路共同參與了慢波震盪。這時候，R5 網路就能趁機帶著它一起進入規律的同步震盪，把想亂跑的衝動給強制抑制掉。 為什麼要同步？這牽涉到它們共同的下游接收端，EPG 神經元，也就是果蠅的「頭部方向細胞」，負責反映外部世界並控制導航。 重點來了，R5 和...
