生活中總會出現類似的場景：上班快遲到了，拼命尋找鑰匙準備出門，已經找遍了整個房子，但就是找不到，彷佛鑰匙消失了。突然之間，你發現鑰匙就在眼前。可為什麼之前沒有發現呢？
這就涉及到感知靈敏度問題了，它隨時間而變化。在一個感知閾值上呈現的微弱刺激可能在某個時間點被檢測到，而在另一時間點卻未被檢測到。這種變化的原因在於局部神經網絡中持續不斷的自發性腦電波動引起的,這種自發性波動呈現出節律性高興奮性或低興奮性（1）.
這些「行走」的腦電波是一個信息採集過程，用來感知物體。研究發現這種腦電波主要發生在麻醉狀態,那麼在清醒狀態下這種腦電波是否控制感知?
2020年10月7日美國加州索爾克生物研究所John H. Reynolds在Nature雜誌上發表文章揭示了在清醒的普通狨的視覺皮層中存在持續性的自發性腦電波，控制對物體的感知能力（2）。
大腦中單細胞水平或局部神經網絡水平的自發性活動總是存在的，局部場電位可以反映這種獨特的腦電波活動。
研究人員在普通狨猴的視覺皮層埋置多陣列電極記錄電活動,確實在清醒狀態下5–40 Hz範圍內局部場電位的自發波動通常以波的形式進行傳播，其中振幅的變化與神經元變化保持高度一致,在波峰對應高興奮性神經元活動,波谷對應低興奮性神經元活動。因此存在一個可能:皮層神經元的興奮性隨」波」逐流.
傳統的計算理論認為神經活動是由與任務相關的「信號」與隨機的「噪聲」混合而成的。在嘈雜的多通道數據中可靠地檢測自發波具有一定的難度。研究人員利用局部場電位的相位變化反映神經活動的波形變化，進一步優化波形檢測模型後，發現視覺皮層的自發性波形活動頻繁出現，大約每十秒中出現一次，波形傳播速度在0.1-0.6米/秒。
圖1，狨猴的視覺刺激任務
為了進一步探究這種自發性腦電活動在視覺刺激中作用，研究人員設計了一個簡單的物體識別試驗:移動的物體隨機按照不固定的時間出現在兩個位置中的任一個位置,當普通狨在500ms內看到目標就認為是正確完成任務，給與果汁獎勵。
圖2，視覺皮層神經元活性與自發性腦電活動的關聯性
研究人員記錄了在成功看到物體和未能看到物體過程中視覺皮層腦電波活動，發現當腦電波能夠與物體視覺刺激引起高興奮性「匹配」程度很高後提高狨猴識別物體的成功率；但不出現這個腦電波的時候即便是物體引起視覺皮層神經元高反應，對狨猴識別物體的能力也並沒有幫助。
此外，研究人員進一步發現腦電波與物體視覺刺激引起神經元高興奮性狀態在時間上並不需要精準「匹配」, 腦電波可以在神經元高興奮性狀態之前出現，這一時間大約為60ms。這種有規律出現腦電活動能夠準確預測狨猴是否能夠完成任務。
總的來說，本文發現處理感知等高級功能的皮層神經元活動的自發性波動既不是純粹的同步過程，也不是空間混亂的噪聲過程，而是在特定空間（視覺皮層）、特定時間（提前60ms）的規律性的活動。
【參考文獻】
1. Engel, T. A. & Steinmetz, N. A. New perspectives on dimensionality and variability from large-scale cortical dynamics. Curr. Opin. Neurobiol. 58, 181–190 (2019)
2. Zachary W. Davis, Lyle Muller，Spontaneous travelling cortical waves gate perception in behaving primates，https://doi.org/10.1038/s41586-020-2802-y