新研究揭開人腦預知未來機制

參考消息網2月14日報道 據歐洲新聞社2月11日報道，美國哥倫比亞大學在《神經元》月刊上發表一項新研究，向證實以下假設邁出了重要一步：大腦皮層的主要功能是，通過識別和編碼從外界接收到的新信息，並將其與預期會發生的情況進行比較，來預測未來會發生什麼。

該研究論文的第一作者尤里·希姆基夫指出：“我們發現，大腦皮層就像一臺記憶機器，可以對新的經歷進行編碼，並對不久的將來進行預測。”

希姆基夫所在實驗室的負責人拉斐爾·尤斯特指出：“這項研究爲我們提供了有關大腦皮層作用和精神分裂症等疾病的重要信息。在精神分裂症等疾病中，大腦皮層的功能似乎出現了障礙。”

尤斯特指出：“新奇性是預測結果與實際結果之間的差異。這項研究表明，大腦皮層會不斷檢測新奇的刺激，以改變和改善對未來的預測。大腦皮層對新奇性的檢測是人類和其他動物的一項基本功能。”

研究小組首先設計了一種方法，用於確定實驗小鼠如何對熟悉的和新奇的混合感官刺激作出反應。實驗中的刺激是以不同音調播放的聲音。在對小鼠的聽覺皮層進行成像後，研究人員發現，神經元羣不僅對播放的聲音作出反應，還對聲音的新奇程度作出反應。

有意思的是，研究人員發現，每種聲音都會留下神經元活動的痕跡，他們稱之爲“回聲”。這種回聲會隨着時間的推移追蹤感官輸入，並形成對新感官刺激的短期記憶。這樣不僅確保了每個輸入的感官刺激都會導致獨特的反應，而且還起到了對新刺激進行選擇的作用，從而使這些反應更加強烈。

爲了深入理解以上發現，研究小組建立了一個聽覺皮層神經網絡模型，並訓練它來檢測新刺激。他們複製了在小鼠身上看到的結果，表明神經元網絡還利用“回聲”來進行存儲並檢測變化。研究人員得出的結論是，大腦皮層的連接方式，即神經元的環狀連接使得大腦皮層對新奇刺激的檢測具有自主的特性。

尤斯特指出：“這在理解大腦如何檢測新奇事物方面是一個突破。”

該研究還讓人們對大腦皮層在精神分裂症中所起的基本作用有了新認識。醫學界多年來一直知道，精神分裂症患者無法區分新、舊信息。科學家們試圖通過解讀單個神經元的行爲來解釋這一現象，但顯然遇到了障礙。新研究的主要結論之一就是，新奇性檢測不是單個神經元的工作，而是神經元網絡的工作。

研究人員指出：“讓我們感到興奮的是，這些發現可以加深我們對大腦這一關鍵部位的理解，還可能提供有關大腦功能何時失效及其修復方法的重要信息。”（編譯/王萌）