多年来，神经科学实验依赖于精心控制的条件。老鼠在小型跑步机上原地奔跑，而不是自由奔跑。或者他们经过精心训练，可以完成不模仿他们在野外行为的易于测量的任务。即使在人体实验中，人们仍然坐在 fMRI 机器内并查看屏幕上的图像。

这些实验让科学家们对大脑如何工作有了坚实的基础理解。但它们也消除了执行看似简单的行为的大部分复杂性。科学家们仍然不明白我们的视觉系统是如何让我们执行日常操作的，比如在杂乱的桌子上找一支铅笔，或者在崎岖的小路上奔跑。

因此，随着技术的进步，神经科学家现在正在突破传统实验的界限，以更自然的方式研究大脑。UO 神经科学家 Cris Niell 是这一不断发展的运动的一部分。在最近的两篇论文中，他的团队开发了研究老鼠视觉的方法，这些方法更真实地代表了动物在实验室之外导航世界的方式。

Niell 说：“我们试图研究视觉在真实的 3D 世界中是如何工作的，而不是像眼科检查或电脑屏幕上的 Zoom 会议那样考虑视觉，我们在其中移动并与人和物体互动。”

在 eLife 上发表的第一篇论文中， Niell的团队评估了老鼠如何判断距离。他们挑战动物在两个平台之间跨越一个巨大的差距跳跃。平台之间的距离各不相同，因此每次跳跃时，老鼠都必须确定情况并决定准备跳跃的剧烈程度。

研究人员发现，这些动物不仅仅依靠双眼视觉线索。老鼠仍然可以在一只眼睛被遮住的情况下进行跳跃，这消除了两只眼睛之间图像的细微差异，这通常有助于人们感知深度。相反，尼尔的团队认为老鼠可能一直在利用一种称为运动视差的现象：较远的物体似乎比近处的物体移动得更慢。

他们注意到，一只眼睛被遮住的老鼠会花更多时间通过上下移动头部来寻找间隙，就像一只猫在寻找是否要跳到书架顶部一样。研究人员建议，在没有双眼深度线索的情况下，头部运动让老鼠使用运动视差来判断距离。一个更可控的实验装置，其中动物的头部被固定在适当的位置，不会捕捉到这种细微差别。

Niell 实验室前博士后研究员 Phil Parker 说：“人们对老鼠的视觉能力持怀疑态度，我认为迄今为止的许多研究都集中在双眼视觉上，因为它与我们息息相关。”领导了实验，现在正在罗格斯大学建立自己的实验室。“但如果你比较他们在两种情况下的表现，他们不会失去表现的事实表明这些（单眼）线索是强大的。”

在发表于《神经元》的第二篇论文中，该团队设计了一个系统来记录小鼠在探索大型竞技场时的大脑活动。他们为老鼠配备了一个头戴式摄像头，就像一个微型 GoPro。相机记录了老鼠的眼睛和视野，而电极同时捕捉了大脑的活动。

然后，研究人员开发了一种机器学习工具，可以将来自电极的记录与鼠标的运动和眼睛定位同步。他们可以随时确定老鼠在看什么，以及它的大脑是如何反应的。

该实验让他们能够深入了解将神经活动转化为视觉场景的复杂性。对于老鼠来说，“神经活动不仅仅取决于你看到的东西；它还取决于你在看什么，”领导机器学习分析开发的研究生 Elliott Abe 说。

也就是说，大脑会影响眼睛的位置和头部的位置，因此直接看到您面前的同一物体时的神经反应与您必须向左或向右看时的反应不同。将行为研究与神经记录相结合，可以让研究人员更好地了解这些不同类型的信号是如何在大脑中组合的。

Niell 的团队计划在他们未来的小鼠研究中利用这两项研究的技术和发现，也可能对人类大脑有见解。

由于所有动物的大脑都需要解决类似的挑战，例如弄清楚某物有多远，因此在老鼠的自然行为中研究这一点可以让研究人员概括出人类自然会做的事情的类型。

正如 Niell 及其同事在Current Biology最近的一篇评论论文中所写的那样，“自然行为是大脑的语言。” 与典型的实验室实验相比，这是大脑进化的目的。因此，自然行为可以提供一种罗塞塔石碑，用于了解视觉在整个动物王国（包括人类）中是如何运作的。

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