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大脑项目如何管理其学习

著名的病人亨利·莫拉森(Henry Molaison)(长期以来被称为HM)经过外科手术治愈癫痫病后遭受了海马体的损害。结果,他患有顺行性失忆症,这意味着他学到的东西永远都不会超出他的短期记忆。尽管他对童年的记忆仍然完好无损,但HM可能会与他的医生会面,五分钟后说:“哦,我认为我从未见过你。你叫什么名字?'。

HM帮助科学家了解了海马在学习中的作用,但仍然存在一个谜,即海马的信号如何与整个大脑皮层的数十亿个神经元共享,并在我们学习时以协调的方式发生变化。渥太华大学和柏林洪伯特大学之间的合作在今天发表于著名的科学杂志上的一篇论文中,揭示了在管理这种学习过程中,称为皮层神经皮层的大脑区域的关键作用。

这项研究让老鼠学习了一种非常奇怪的基于大脑的技能。刺激了感觉皮层中的单个神经元,而啮齿动物必须通过舔一个分配器以接收一些甜水来证明它感觉到了嗡嗡声。没有人可以肯定地说出大脑刺激对动物的感觉,但是研究小组的最佳猜测是它模仿了接触胡须的感觉。

当他们观察大脑对这种学习经历的反应时,研究小组观察到,周围神经皮层充当了附近海马之间的中间站,该海马体负责处理位置和周围环境,并与皮层的外层之间。

助理教授理查德·诺德(Richard Naud)博士说:“周围神经皮层恰好位于皮质信息处理系统的最顶层。它会从多种感觉中收集信息,然后将其发送回皮质的其余部分。”在细胞与分子医学系的医学系,以及在脑与精神研究所。“我们所展示的是,它在协调学习中具有非常重要的作用。没有这些预测从概念领域回来,动物将不再能够学习。”

先前的研究集中在从海马向上到大脑的决策区域(如周围神经皮层)的交流中,但是人们对这些信息在周围神经皮层中的作用及其回传到皮质的第1层。事实证明,这一步骤是该过程的关键部分,没有它,就不可能学习。

“当从周围神经皮层回到第1层神经元的连接被切断时,这些动物的行为很像HM,虽然它们有所改善,但不会持久。它们只会学习,忘记,学习,忘记,学习忘记了。”诺德博士说。

Naud博士是一位具有物理学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。对他特别感兴趣的是确认他长期以来一直怀疑的事情:除了电活动的速度变慢以外,从神经元快速发射的火花具有独特的含义。当动物处于学习过程中时,这些快速射击动作电位照亮了被监视的细胞。

该团队还能够人为地重建爆发效果。

诺德博士说:“如果以较高的频率施加相同数量的动作电位,则该动物更容易发现它。” “这意味着爆发与学习相关,并且与知觉有因果关系。这意味着,如果它在您的神经元中产生爆发,则您更有可能感知到某些东西。”

下一个挑战是要弄清楚从周围神经皮层到低级大脑区域的学习信号是什么样的。Naud博士正忙于建立一个计算模型,该模型将我们现有的生理学知识与该实验所看到的联系起来。

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