生物医学工程师发现大脑如何编码的声音

当你在树林里,听到一个开裂的声音,你的大脑需要快速过程是否来自声音,说,一只熊或一只花栗鼠。新研究发表在公共科学图书馆生物学圣路易斯华盛顿大学的生物医学工程师有一个新的解释为一个古老的观察,揭穿一个确定的理论。

丹尼斯·巴伯,医学博士,副教授在工程和应用科学学院生物医学工程研究神经生理学,在动物模型中发现,听觉皮层神经元可能是编码的声音比先前认为的不同。感觉神经元,如那些在听觉皮层,平均反应相对不加区别地开始一个新的刺激计划,但迅速变得更有选择性。少数神经元响应刺激的持续时间通常被认为编码刺激的身份,而许多神经元反应一开始被认为只编码它的存在。这个理论提出了一个预测:从来没有测试的不加选择的,最初的反应将编码刺激身份不如选择性反应如何准确地登记在声音的持续时间。

”声音过渡的开始,都广泛地编码在神经元人口,但声音身份证明更准确的编码,”巴伯说。“作为一个结果,你可以更迅速地识别声音和采取行动。如果你得到相同数量的信息为每个动作电位峰值神经活动我们发现,然后越尖刺向一个问题,你可以把你越快可以决定该做什么。神经人口高峰最和编码最准确的刺激。”

巴伯的研究涉及记录单个神经元。做出类似的人类大脑活动的测量,研究人员必须使用非侵入性技术,平均许多神经元在一起。与事件相关电位(ERP)技术记录大脑信号通过头皮上的电极和反映神经活动同步出现的刺激。功能磁共振成像(fMRI),另一方面,反映了活动平均超过几秒钟。如果大脑是使用完全不同的编码方案发作与持续刺激存在,这两种方法可能会有分歧的结果。这两个的神经编码刺激然而,身份。

”有很多的争论很长时间,尤其是在过去的几十年里,大脑中的信息表示是否分布式或地方,”巴伯说。

“如果函数是局部的,少量的神经元被捆绑在一起做类似的事情,这是符合稀疏编码、高选择性、低人口飙升的利率。但是如果你有分布式活动或大量的神经元贡献得到处都是,这是符合密集编码、低选择性和高人口飙升的利率。根据实验是如何进行的,神经学家都看到。我们的证据表明,它可能是,这取决于你看的数据以及如何分析它。”

巴伯说,该研究是最基本的工作建立理论对声音处理如何编码的信息,但它意味着小说感觉编码原则可能适用于其他感官系统,比如如何处理气味和编码。

今年早些时候,巴伯曾与Barani拉曼,副教授生物医学工程调查如何存在和没有气味或声音是加工过的。而嗅觉和听觉系统之间的响应时间是不同的,相同的神经元反应的方式。研究结果也给了强有力的证据表明,可能存在一个存储组信号处理的主题可能是由不同的感官系统共享,甚至是不同的物种。