脑波是大脑中大量神经元同步电活动产生的节律性振荡，通常按频率分为α波（8-12 Hz）、β波（13-30 Hz）、γ波（30-80 Hz）等。传统观点认为脑波主要反映局部神经群体的同步状态，但近年研究发现，脑波可以以行波（traveling waves）的形式在大脑皮层上传播，携带空间和时间信息。

神经活动形成的旋转行波（rotating traveling waves） 在大脑中出现并传播。科学家们希望了解，这些旋转中的波是否在感知和解释内外部刺激、形成记忆以及调控运动表现中发挥着全局性作用。

“我们发现了一种新型脑波，它专门在空间和时间上旋转，依赖于感觉皮层中的一个环形解剖回路，并影响整个大脑的活动。”西雅图华盛顿大学医学院神经生物学和生物物理学副教授Nick Steinmetz指出。他的团队领导了这项研究。

关于这些旋转传播的脑波，以及它们在小鼠特定行为中活动数据的细节，发表在《科学》（Science）杂志上。这些涡旋状波的发现，可以说令人头晕目眩。

科学家们研究了小鼠大脑的解剖连接如何协调这些波的结构和传播。这些波最常起源于体感皮层——该区域处理皮肤和肌肉感受到的感觉、身体位置和姿势信息，以及其他刺激。

产生这些旋转波的神经元在大脑感觉皮层中形成了一种类似旋转木马的模式。它们的轴突（产生电信号）指向一个圆环。这种固定的结构排列，几乎就像环行轨道上的车厢，与脑波的螺旋运动相吻合。

这些波在小鼠大脑的两侧呈镜像分布，并在大脑的感觉和运动部分之间协调。科学家观察到，螺旋波还与在更深层脑区（如丘脑、纹状体和中脑）检测到的尖峰放电在时间上同步。这些区域通常与更基础的功能相关。

由于这些旋转波会传播到不同的大脑区域，它们可能在负责不同但相互依赖功能的大脑区域间分享信息方面发挥作用。例如，感觉皮层和运动皮层之间的相互作用，对于导航周围环境和自主躯体运动可能至关重要。

科学家们通过皮层范围脑成像和大规模电生理测量开展了研究。他们的实验方法之一是观察轻微气流吹向小鼠左侧面部触须的效果。这种刺激在右侧感觉皮层诱发了一系列顺时针旋转的神经活动波，并在运动皮层中产生了相应的波。

科学家们还通过奖励鼓励小鼠参与一项需要前爪和眼睛协调的物体检测游戏。他们注意到，旋转脑波的差异会随小鼠的觉醒状态及其在任务中的表现而变化。

研究人员尚未确定旋转传播波在其他物种（包括人类）中是否与小鼠一样具有相同的全局协调程度。

至于旋转波动态的功能，科学家推测它们可能充当空间和时间时钟，来设定感知后行动的时序。这些波也可能有助于巩固在练习视觉运动任务中形成的神经连接。通过在多个脑区传播，这类波可能为大脑提供一种方式，使其开始预测感知序列并协调运动反应。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Zhiwen Ye et al, Brainwide topographic coordination of rotating waves, Science (2026). DOI: 10.1126/science.adx1369.