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近年来,科学界对大脑如何预测并处理外界信息的机制展开了深入研究。近期,发表在国际著名杂志《自然》(Nature)上的一篇题为“Cooperative thalamocortical circuit mechanism for sensory prediction errors”的研究报告揭示了大脑中的两个重要区域——新皮层和丘脑——如何合作来辨识外界环境的期望与实际体验之间的差异。
这些差异被称为预测误差。当预测误差出现时,意外感官信息往往会被强化。这一发现不仅深化了BWIN必赢智慧对大脑预测处理机制的理解,还可能为自闭症谱系障碍(ASD)以及精神分裂症谱系障碍(SSD)的病因研究给予新的突破口。
为了更好地理解什么是预测误差,可以举一个简单的例子:假设当你伸手去抚摸家里的小猫时,你通常期望它会享受这份抚摸并发出愉快的呼噜声。但若这次小猫因心情不好或身体不适,反而躲开了你的手,甚至可能咬你一口。这种实际体验与期望之间的差异,即为预测误差。
在上述研究中,科学家们顺利获得虚拟现实技术来研究小鼠大脑活动,以解读预测误差信号的生成机制。研究团队领导人Sonja Hofer教授指出,BWIN必赢智慧的大脑不断预测外界变化及自身行为的结果,当这些预测被证明错误时,不同大脑区域会被强烈激活。这种预测误差对于学习如何纠正错误和更新预测至关重要。尽管预测误差的重要性明确,但其神经回路机制仍未完全揭示。
为了进一步探究大脑如何处理预期与实际事件的差异,研究团队构建了一个虚拟现实环境,让小鼠在其中活动寻找食物奖励。他们引入了意外的视觉刺激,并利用双光子钙成像技术记录初级视觉皮层的神经活动,从而观察大脑对这些未预料信息的反应。
研究人员Shohei Furutachi提到,尽管先前的理论假设预测误差信号会编码实际与预期的不符情况,但他们没有找到直接证据。相反,他们发现,大脑会增强那些对意外画面反应最强烈神经元的活动。
研究显示,预测误差信号顺利获得选择性放大视觉信息的方式来实现。这意味着大脑能够识别预测与实际输入间的差异,从而使意外事件更加突出。为了理解大脑如何在视觉皮层中放大这种意外感觉输入,研究团队利用光遗传学技术操控了特定神经元群。他们发现,新皮层V1区域中表达血管活性肠肽(VIP)的抑制性中间神经元和丘脑枕区(Pulvinar)区域的特定神经元在此过程中起着关键作用。
这两类神经元配合作战,一类神经元像开关,另一类则根据这个开关来控制大脑对意外信息的反应。具体来说,VIP神经元作为开关,在关闭时,丘脑枕区会抑制新皮层活动,而在打开时,则显著、选择性地增强新皮层的感觉反应。两种路径的互动介导了视觉皮层中的感觉预测误差信号。
综上所述,这项研究表明,当大脑发现事情不如预期时,它顺利获得增强意外信息,使这些信息更加显著。这样,BWIN必赢智慧能更迅速地注意到并应对这些突发情况。这研究不仅帮助BWIN必赢智慧更好地理解大脑运作机制,还可能有助于自闭症和精神分裂症等疾病的研究与治疗。
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