研究人员揭示了我们的大脑如何知道什么时候有所不同

想象你正坐在客厅的沙发上看书。你几乎每晚都这样做。但是，突然间，当你抬头时，你会发现这次有些不同。你最喜欢的画挂在墙上，有点倾斜。在一项涉及癫痫患者的研究中，美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的科学家们发现了一组高频脑电波如何帮助我们辨别过去和现在的这些差异。

"Our results suggest that every experience we store into memory can be used to set our expectations and predictions for the future," Kareem Zaghloul, M.D., Ph.D., principal investigator at the NIH's National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), and senior author of the study published in自然通讯。“这项研究表明大脑如何使用某些神经活动模式来比较我们的期望和现在。最终，我们希望这些结果能帮助我们更好地理解在健康和疾病条件下大脑是如何描绘现实的。”

这项研究是由Rafi Haque领导的，他是亚特兰大埃默里大学医学院的医学博士和博士生，他正在和Zaghloul博士完成他的论文工作。他的主要研究目标是测试一种称为预测性编码的理论是否可以应用于我们的大脑如何记忆过往的经验这被称为情景记忆。

“预测编码基本上指出，大脑优化了用于处理信息的神经活动。换句话说，该理论预测大脑使用更多的神经活动来处理新信息，而不是我们熟悉的事情，”Haque博士说。“多年的研究表明，随着时间的推移，我们如何学会期待景点，如绿草，看起来像或日常噪音，如某些鸟唧唧声，声音。我们想知道大脑是否使用类似的过程管理我们的经历。“

为了验证这一想法，该团队与14名患有抗药性癫痫的患者进行了合作，这些患者的大脑通过手术植入了电极网格，这是美国国立卫生研究院临床中心(NIH Clinical Center)诊断和治疗癫痫的试验的一部分。

该实验开始在患者被展示并要求记住计算机屏幕上显示的一系列四个自然场景时。例如，其中一个场景是棕色自行车倾斜在绿色灌木前的支架上倾斜。几秒钟后，他们被出现了一组新的图像，并询问他们是否认识到场景或注意到不同的东西。某些图像与以前相同，而其他图像则通过从场景中添加或移除某些东西（例如红鸟）略微修改。

平均而言，患者成功地认可了88％的重复场景，68％的场景缺少某些东西，其中65％的添加了一些东西。在每种情况下，它大约有两个半秒钟才能注意到。

对一部分患者的进一步分析显示，他们成功地定位了82%的添加和70%的移除。奇怪的是，他们的眼睛经常(83%)盯着添加的东西，而很少(34%)盯着场景中被移除的东西。

“总的来说，这些结果表明它需要一个时刻，不仅要记住了一个新的经历，而且还需要使用那个经验的记忆来制定未来的期望，”萨格洛尔博士说。

同时，电气记录在患者成功记住重复场景的时期与他们发现变化到场景的时间之间的脑波活动差异。

在两个情况下，计算机屏幕上的场景的外观引发了横向枕骨皮层中神经活动的高频波的强度的上升，在大脑后部的视觉处理中心。向前流动的浪涌稍后在一个名为的记忆中心到达几毫秒内侧颞叶。

此外，在这种情况下，患者的大脑似乎在首次见证了场景时重播了观察到的神经活动模式。

“这些结果支持了这样一种观点，即视觉经验的记忆在大脑中遵循一定的路径脑，“Haque博士说。

虽然差异是，当患者认识到一个场景的变化时，活动的激增更强。

另外，在这些时刻，第二个，较低的频率波似乎通过横向同步隆隆声枕骨皮质和内侧颞叶。

“我们的数据支持这样一种观点，即我们对视觉体验的期望是由视觉皮层和内侧颞叶之间的反馈回路控制的，”扎格卢尔博士说。“当我们看到与预期不符的东西时，神经活动的高频波似乎携带了错误信息，而低频波可能在更新我们的记忆。”

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