2017年3月23日

研究表明，大脑是如何结合微妙的感官信号来进行注意的

由David Orenstein，布朗大学

一项新的研究描述了大脑中的关键机制，允许动物在可能似乎同时发生的微妙感觉信号时识别和反应。本文的作者表示，这种“多思干集成”（MSI）是对年轻大脑的重要技能eLife，因为它塑造了动物有效如何理解周围环境。

对于鼠标，这种能力可以在生死之间产生差异。天空中没有微弱的尖叫和微小的黑色斑点可能会触发任何担心，但两者在一起强烈建议鹰在空中。它在日常人类生活中也很重要。手机上的来电可以更加明显例如，当它用发信号并具有声音时，例如。

“了解我们所有的感官如何互动给我们全世界的整体画面真的很重要，”棕色大学神经科学博士生博士学生的研究领导作者Torrey Truszkowski说。“如果在视觉系统中是超级突出的 - 一个明亮的光闪光 - 你不需要多思考的机制。如果光线水平只有小变化，你可能会忽略它 - 但如果在视觉的同一区域空间你还有一段听觉信息进来，那么你更有可能注意到，并决定你是否需要做一些事情。“

要了解如何发生这种情况，Truszkowski和她的团队在蝌蚪进行了新的研究。少年青蛙成为一个非常方便的开发MSI架构的模型，其在包括人类的哺乳动物的大脑中具有直接模拟。

神经科学家称之为在本研究中建模的蝌蚪的关键属性，脑细胞和电路有时会对微弱的信号进行强烈反应的能力，“逆效率”。学习高级作者Carlos Aizenman，神经科学副教授和棕色大脑科学研究所的成员表示，新论文表示，“第一蜂窝水平对逆效率的解释，MSI的属性，允许大脑选择性地放大弱感官单个源的输入，代表多个感官模态。“

蝌蚪试验

为了在细胞和蛋白质水平上实现这种解释，研究人员从行为开始。在实验室培养皿中游动的蝌蚪，当它们探测到强烈而突然的感官刺激，比如从下面投射出来的条纹图案或一声响亮的咔哒声时，它们的速度会加快——就像受到了惊吓一样。在他们的第一个实验中，研究人员测量了当他们提供强刺激，然后是弱刺激，最后是弱刺激组合时游泳速度的变化。

他们发现，更微妙的刺激——例如，只有25%最大对比度的条纹——单独呈现时几乎不会影响游泳速度。但是，当这些细微的条纹与细微的咔哒声同时出现时，它们所产生的震惊反应就像全对比度条纹投射在盘子上时一样强烈。

去年秋天，Truszkowski在研究生院的研究事项活动上讨论了她的校园研究。

为了了解它是如何在大脑中工作的，研究人员进行了进一步的实验，他们在蝌蚪处理感觉信息的视顶盖区域进行了测量。在哺乳动物中，如人类，同样的功能是由上丘的细胞完成的。蝌蚪视顶盖正好位于脑。鉴于偶然的位置和动物的透明皮肤，科学家们可以轻松观察细胞和网络的活动生活，表现使用生物化学的蝌蚪在活跃时使不同的细胞亮起。