研究表明，大脑的原始感觉区域也参与复杂的学习

哥伦比亚大学的神经科学家发现，大脑中一个简单的区域，被认为是处理基本感官信息的区域，也可以指导复杂的智力活动。这项涉及老鼠的新研究表明，大脑中负责触觉的躯体感觉皮层的细胞在奖励学习中也扮演着关键角色。奖励学习是一种复杂的学习方式，能让大脑将一个动作与令人愉快的结果联系起来。它是我们如何将办公室工作与薪水联系起来的基础，或将A+与我们为考试所做的学习联系起来的基础。

这项新研究今天发表在细胞的报道的研究表明，学习和记忆并不是只局限于少数几个特定的区域，而是可能渗透到大脑的各个部分大脑。

哥伦比亚莫蒂默·b·祖克曼心脑行为研究所的首席研究员、该论文的资深作者兰迪·布鲁诺博士说:“我们的大脑擅长在看似不同的信息片段之间建立联系或联系，但这些联系是如何存储的仍是一个未解决的问题。”“通过今天的研究，我们不仅目睹了这些联系在单个脑细胞水平上实时形成，而且我们还显示，这种学习发生在被认为没有此能力的大脑区域。”

大多数细胞是由细胞体构成的，但神经元的形状更为复杂;它们有从身体向外伸出的树枝。这些树状的分支被称为树突，可以从单个细胞延伸数千个分支，将相邻神经元的电脉冲连接并发送到树突。

树突的组织和布局在体感大脑中是特别有趣的皮质。就像多层蛋糕一样，它有六层。每一层看起来都有点不同。

“躯体感觉皮层的神经元位于第五或第六层深处，但它们的树突延伸到最顶层，”布鲁诺博士说，他也是哥伦比亚瓦格洛斯内科和外科学院(Vagelos College of Physicians and Surgeons)的神经科学副教授。“结果就是一个复杂的树突网络充满了躯体感觉皮层的顶层，就像茂密的森林的树冠。”

在监测这些树突的活动时，研究人员训练老鼠执行一项简单的感官任务。在一间黑暗的房间里，老鼠们用胡须来感应一根小杆子。一旦找到了这根杆子，动物们就会移动一根释放水的杠杆作为奖励。

布鲁诺博士说:“因为这项任务涉及到动物的触觉，所以我们预计，当触须碰到电线杆时，体感皮层中的树突会发出信号，它们确实做到了。”“但在任务的第二部分，当动物得到水奖励时，同样的树突再次启动——这是我们没有预料到的。”

这种将感觉树突与奖励学习直接联系起来的观察结果令人困惑。奖励学习是大脑将一系列行为与良好感觉联系起来的过程，因此更有可能重复这些行为。数十年的研究表明，奖励学习是由大脑的不同区域所引导的，但很少有人注意到感觉皮层。

相反,传统的智慧认为感觉皮层仅仅是传递关于外部刺激的基本信息，比如触须接触电线杆。这些信息被发送到联合皮层，联合皮层收集并组织信息，以便在额叶皮层进一步处理。额叶皮层是大脑中较为复杂的区域之一。

布鲁诺博士说:“我们的发现表明，大脑开始学习复杂联系的时间比我们之前认为的要早。”

事实上，当研究人员把杆子拿开后，受过训练的动物们又有了另一个惊喜。这些动物的体感树突在给它们水的时候仍然活跃。相比之下，水对从未学习过这项任务的动物的神经活动没有影响，这表明这种关联是后天形成的。

至于为什么大脑可能会进化到使用看似简单的脑细胞来学习，布鲁诺博士提出，这可能是大脑领先一步的一种方式。

布鲁诺博士说:“如果主要的感觉区域在一开始就承担了一些工作，那么简单的联系可能会学习得更快更好。”“例如，知道停止标志是红色的，并且有一个独特的形状，可以让你在真正读到停止之前很久就开始刹车——这是一种对生存有明显优势的能力。”

展望未来，一个悬而未决的关键问题是化学物质是否会在躯体感觉大脑皮层是推动奖励学习的良好感觉的背后。

“化学物质多巴胺是其他研究中奖励学习的主要驱动力大脑区域，但多巴胺在躯体感觉皮质布鲁诺博士说。“肯定还有其他类似的神经调节物质在起作用，这是我们正在积极探索的东西。”

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