这是一种新的理论,研究当事物看起来熟悉时,大脑中发生了什么

这是一种新的理论,研究当事物看起来熟悉时,大脑中发生了什么
大脑如何区分新事物和熟悉事物?由Nicole Rust领导的视觉记忆实验室的研究提出了一个新的理论,取代了该领域长期持有的理论。信贷:茱莉亚库尔

当一个人认为一个熟悉的图像时,甚至在几秒钟之前看到它一次,人类大脑会发生一些独特的事情。

直到最近,神经科学家认为在叫做(IT)皮质的大脑的视觉部分中,皮质意味着该人正在看一些小说的东西,就像陌生人的面孔或从未见过的绘画。另一方面,它较少的IT Cortex活动表明熟悉。

但是关于该理论的事情,被称为重复抑制,没有抵制宾夕法尼亚州神经科学家妮可生锈的大学。“即使是所有小说,不同的图像也会产生不同的激活量,”心理学部的副教授Rust,“Rust说。除此之外,其他因素 - 例如图像的亮度,例如,其对比度 - 导致类似的效果。

在一篇发表于国家科学院的诉讼程序她和博士后Vahid Mehrpour,以及宾夕法尼亚大学的研究助理Travis Meyer和纽约大学的Eero Simoncelli提出了一个新的理论,在这个理论中,大脑理解从感官输入中预期的激活水平,并对其进行修正,留下熟悉的信号。他们称之为感觉参照抑制。

视觉系统

拉斯特的实验室专注于系统和计算神经科学,它结合了测量和数学建模,以弄清楚大脑发生的事情。一个方面涉及视觉系统。“愿景的大核心问题是如何以可译文的方式从世界上获取信息。我们知道我们的感官系统必须打破它,”她说。

这是一个复杂的过程,为了清楚起见,这里大大简化了:信息通过杆和锥体进入眼睛。它通过神经元来通过堆叠脑区域来通过构成视觉系统的脑区来传播神经元,最后达到称为IT皮质的视觉脑区域。它的1600万神经元根据所观看的内容,以不同的模式激活,然后大脑必须解释模式以了解它所看到的内容。

“你可以为特定面部获得一种模式。你得到了一个不同的”咖啡杯“模式。你得到了不同的模式为“铅笔”,“Rust说。”这就是视觉系统的所作所为。它建立了世界备份,以帮助您破译您正在查看的内容。“

除了在视觉中的作用外,IT皮层的激活也被认为在记忆中发挥作用。重复抑制,旧理论依赖于越过的激活阈值的想法:更多的神经活动告诉大脑的图像是新颖的,较少表示先前看到的。

因为有几个因素影响IT皮层的神经活动总量,也被称为尖刺,大脑无法辨别是什么具体导致了这种反应。Mehrpour说,它可以是记忆、图像对比或其他东西。他说:“我们提出了一个新的想法,大脑可以纠正由这些其他因素引起的变化,在我们的案例中进行对比。”在校正之后,剩下的就是孤立的大脑对熟悉的激活。换句话说,当大脑看到以前看过的东西时,它会理解。

长期的影响

为了得出这一结论,研究人员向两个成年男性恒河猴呈现出灰度图像的序列。每个图像都始终出现两次,这是新颖的第一次是熟悉的第二次,在一系列高和低对比度的组合中。每次查看都持续了半秒。训练动物以使用眼球运动来指示图像是否是新的或熟悉的,无视对比度。

当猕猴执行这个记忆任务时,研究人员记录了IT皮层的神经活动,测量了数百个单个神经元的峰值,这是一种独特的方法,不同于测量平均10000个神经元放电的神经活动代理。因为Rust和他的同事想要了解神经代码,他们需要单个神经元的信息。

利用数学方法,他们破译了解释猕猴如何区分记忆和对比的尖峰的模式。这最终证实了他们的假设。拉斯特说:“熟悉度和对比都会改变整体的点火率。”“我们想说的是,大脑可以将其中一个分离开来。”

Mehrpour说,在未来,更好地理解这一过程可以应用于人工智能。“如果我们知道大脑是如何在发生变化的情况下表达和重建记忆中的信息的就像对比,我们可以设计出以相同方式工作的人工智能系统,”他说。“我们有可能制造出与我们的大脑工作方式相同的机器。”

除此之外,拉斯特表示,这些发现可能会对治疗阿尔茨海默氏症等记忆力受损疾病产生影响。通过了解如何在一个健康的记忆有效,您可以为内存相关疾病施放老龄化人口的内存相关疾病制定基础。“

但对于任何一个来通过,她说,继续挖掘至关重要。“为了得到这个权利,我们必须了解驾驶行为的内存信号。”这项工作带来了神经科学家近一步。


进一步探索

一项研究表明,大脑高效地分配了感官信息

更多信息:Vahid Mehrpour等。定位单次视觉识别记忆的神经特征,国家科学院的诉讼程序(2021)。DOI: 10.1073 / pnas.2021660118
引文:关于当我们看到熟悉的事物时大脑中发生了什么,一项新理论于2021年4月28日从//www.puressens.com/news/2021-04-theory-brain-familiar.html网站上检索到
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