在我们的大脑中有一个三维世界。它是一个模仿外界的风景，在那里我们看到的物体以神经电路和电脉冲的收集存在。

现在，萨克生物研究学院（Salk Institute for Biological Studies）的科学家们正在用他们开发的新工具绘制世界，是视觉的神经学基础革命性研究的一个关键步骤。

科学家们第一次绘成小鼠大脑区域一个接一个神经元的地图，该区域处理不同类型的视觉信息，奠定了用前沿遗传学研究技术解码大脑电路的基础，此技术只可能用在小鼠上。

"在认知研究领域，这就是将小鼠绘制在地图上--通过将地图绘制小鼠上"，James Marshel说，他是萨克生物研究学院的副研究员。Marshel 和毕业于加利福尼亚大学圣地亚哥分校的Marina Garrett是文章的主要作者，此文章在2011年12月22日的杂志Neuron上报道了此进展。

为了理解人脑格外复杂的计算，包括视觉认知背后的那些东西，科学家们大多依靠研究灵长类动物，如猴子，它是动物王国中我们最近的亲戚，认知能力的方式最象我们。

研究人员已经确定灵长类动物大脑的哪些部分处理不同方面的感觉信息，这些感觉信息是他们从外界收集的。特别是，已大量了解灵长类动物大脑哪些区域处理视觉信息，这有助于他们识别对象和紧接着的三维空间中的运动。

"我们对眼睛如何将信息输送到大脑已经了解很多，绝大部分大脑专门处理此信息"， 萨克系统神经生物学实验室教授Edward Callaway说，他的实验开展这项研究，"视觉是一个了不起的系统，它要用于了解大脑如何工作，最终用于研究精神疾病和意识。"

强大的新科学工具层出不穷，它们可以让科学家们通过研究相对简单的小鼠来更好地理解人类大脑。这些方法允许科学家们改变基因、DNA中控制细胞行为的指令--包括形成大脑回路的神经元。利用遗传学方法测绘脑连接和控制细胞活性，科学家希望能够产生出大脑详细的布线图和探测这些电路如何发挥功能。

"虽然小鼠不能取代猴子大脑正在做的工作，这些用于小鼠的研究技术先进于猴子中的"， Callaway说，"革命性神经科学就是一种能力，这种能力就是用遗传学工具修改神经活动，也是研究大脑与神经活动的结果性改变。"

虽然这种小鼠中的遗传工程技术提供了巨大潜力，但对于小鼠视觉皮层的哪些区域还是了解很少--计算眼睛信号意义的高层次大脑区域--负责处理视觉信息的不同要素。

为了解决这个问题，Callaway与他的同事开始着手绘制小鼠视觉处理系统的地图。他们将钙敏性荧光染料注入小鼠，该染料暴露于特定颜色的光时会发光。神经细胞内的钙量根据神经元的活动水平而变化，因此科学家们可以根据它们闪耀的亮度来测量大脑细胞的活动。

然后，科学家们在电视监视器上展示了不同类型的视觉刺激，并记录了哪部分大脑发光。为了做记录，他们使用高分辨率的摄像机，它能够辨识个别神经细胞的活动。

他们发现，小鼠的视野，也就是通过其眼睛看见的三维空间区域，是由其大脑中神经元相应的集合所描绘。研究人员精确地记录了哪一个神经元与动物视野的哪一个区域相关联。

科学家们研究了动物视皮质的七个不同区域，它们含有可见外部世界的完整神经元"地图"，并发现每一个区域在处理视觉信息中有专门的作用。例如，某些区域对物体空间移动方向更为敏感，而其他区域则着重于区分细节。

有了手上这些大脑功能地图，萨克的研究人员和其他人就有了一条基线，可以比较用遗传学方法操控回路功能情况下的小鼠脑功能。Callaway说，对小鼠大脑如何运行的详细理解最终将阐明人类意志的作用。

"这给了我们提供了新方法，以便于探讨意识的神经基础，确定在诸如精神分裂症和自闭症的疾病情况下神经回路什么失常了"， Callaway说。