大脑项目如何管理其学习?
着名的病人亨利莫拉尼森(长期以来,在手术试图治愈他的癫痫后,他的海马遭受了伤害。因此,他有前吻生遗忘,这意味着他学到的事情从来没有让它过度的短期记忆。虽然他对童年的回忆仍然是完整的,但H.可能会和他的医生见面,五分钟后,'哦,我不认为我见过你。你叫什么名字?'。
H.M.帮助科学家们理解了海马体在学习中的作用,但它发出的信号如何以某种方式与整个大脑的数十亿神经元共享,仍然是一个谜皮质当我们学习的时候,这种变化会以一种协调的方式发生。在今天发表在著名杂志上的一篇论文中科学,渥太华大学和柏林洪堡大学的一项合作揭示了a的关键作用脑地区叫做边缘皮层在管理这一点学习的过程。
这项研究涉及老鼠学习一种相当奇怪的基于大脑的技能。一个单独的神经元感觉皮质受到刺激,啮齿动物必须展示它通过舔一个分配器接收一些甜水而感到嗡嗡声。没有人可以肯定脑刺激对动物感觉有什么看法,但球队最好的猜测是它模仿涉及牙周的东西的感觉。
当他们观察大脑对这一学习经验的反应时,研究小组注意到边缘皮层充当了附近海马状突起(处理位置和环境)和皮层外层之间的中转站。
“终极皮质恰好是在皮质中信息处理信息的层次之上。它累积了来自多种感官的信息,然后将其发送回到皮质的其余部分,”助理教授Richard Naud博士说在医学部的细胞和分子医学系,以及大脑和思想研究所。“我们所展示的是,它在协调学习中具有非常重要的作用。如果没有这些预测从概念区域回来,那么动物就无法阅读。”
以前的研究已经专注于从海马的沟通到大脑的决策区域,如Perirhinal Cortex,但是没有关注Perirhinal Cortex对该信息的关注,以及它将其送回的东西皮质层1。事实证明,这一步骤是过程的关键部分,没有哪些学习是不可能的。
"When the connection from the perirhinal cortex back to those layer 1 neurons was cut, the animals acted a lot like H.M. They were improving a little bit, but it wouldn't stick. They would just learn and forget, learn and forget, learn and forget," says Dr. Naud.
北方博士有一个有物理背景的计算神经科学家负责统计分析,以及创建映射大脑信息处理的计算模型。他特别感兴趣的是确认他长期涉嫌疑似:从神经元射击的快速爆发具有独特的意义,除了通过较慢的电活动速度速度较慢的意义。当动物处于学习中,这些快速火灾动作电位点亮了监测的细胞。
该团队也能够人工重现爆炸效应。
“如果你强迫相同数量的动作电位,但以高频频率,那么动物更好地检测到它,”诺博士说。“这意味着突发与学习和因果关系相关的突发。意味着你更有可能在你的神经元爆发爆发。”
下一个挑战是弄清楚从Perirhinal皮层到下顺序的学习信号脑区好像。Naud博士正忙于在计算模型上努力,将我们对该实验所看到的生理学知识相关。
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DOI: 10.1126 / science.aaz3136
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