随着时间的推移，响应于直线的视觉刺激激活相同的神经元。

根据生物科学副教授Sandra Kuhlman领导的Carnegie Mellon大学神经科学家的一项新研究，即使神经元的细胞构成不断变化，大脑初级视觉皮层中的单个神经元也可以可靠地检测出直线。该研究结果于10月16日发表在“科学报告”上，为将来研究感官系统如何应对和适应变化奠定了基础。

我们大多数人都认为，当我们经常看到某些东西时，比如我们的房子或我们工作的建筑物，我们的大脑会以可靠的方式响应相同的神经元发射。当我们看到简单的水平或垂直线时，假设相同的情况也是正确的。

“我们实验室所在的大楼里有这些伟大的庄严专栏，”库尔曼说。“合乎逻辑的假设是，当我们每天接近建筑物时，我们的大脑会以同样的方式识别出基本直线的柱子。科学上，我们不知道这是否属实。”

虽然库尔曼和其他科学家认为这种神经元可靠性的概念可能是一种假设，但他们也有理由相信它可能不是这种情况。构成个体神经元细胞组成的蛋白质成分在数小时或数天的过程中不断变化，这可能会在它们对给定刺激作出反应时发生变化。这两种假设都没有通过实验证明。

在视力方面，研究人员确实知道，当我们第一次遇到刺激时，大脑初级视觉皮层中的一组神经元会对刺激的方向作出反应，确定刺激是水平的，垂直的还是倾斜的。神经元将这些信息更深入地传递到大脑的视觉皮层，进入下一个处理阶段。但他们不知道哪些神经元在响应，以及每次都是相同的响应。

一种称为双光子显微镜的新成像技术允许Kuhlman实验室的神经科学家在一个小鼠模型的初级视觉皮层中同时可视化400-600个神经元，当神经元被激活时，该模型表达荧光蛋白。在实验中，鼠标显示了差异定向线的序列模式 - 一些是水平的，一些是垂直的，另一些是角度的。这些刺激激活兴奋性神经元并使它们发出荧光信号，这可以通过显微镜技术看到。

在两周的时间内，小鼠暴露于相同的视觉刺激下，研究人员测量了数百个神经元中每个神经元的反应特征。他们发现，在整个研究中，大约80%的跟踪神经元被相同的定向线可靠地激活。他们也可靠地保持沉默，以相同的方向线。这表明它们在大脑循环中保持相同的功能作用数天。

研究人员能够测试广泛的刺激，包括测量神经元如何响应不同厚度的线。他们发现一些神经元在对厚度的反应方面不稳定，同时保持其对线方向的原始选择性。Kuhlman指出，这表明个体神经元可以持续编码特定的视觉特征，同时仍然能够适应其他特征。

“看到一个特征的可塑性很有意思，但不是另一个特征，”库尔曼说。“这让我们能够深入了解我们的大脑如何在整合新信息的同时保持对世界的稳定感知。例如，即使进行了轻微的更新，您也希望能够识别您的建筑物，例如您的列我们可以在不完全改变给定神经元的功能反应特性的情况下更新刺激特征的一个方面。“

研究人员将使用该数据集作为他们下一组研究的对照，这些研究旨在了解这些神经元在视觉系统发生变化时如何应对，例如在学习新的视觉任务或从眼睛闭塞恢复后。