研究小组发现扩展大脑的感觉处理中心
当你开始学习如何做一些新的事情,像挥舞网球拍或玩乐器,最简单的任务,也会觉得很困难。在吉他可以从一个和弦移到另一个角色需要大量的思考和浓度。
大脑处理新感觉从外部世界仪器感觉,声音、外貌和决策,基于这些感觉信号接下来你的肌肉应该做什么。但是熟能生巧,对吧?当你获得经验,你听到音乐的微妙之处和感觉的字符串以更少的努力;你的手指在指间轻松的开始,看似没有有意识的思考。
“我们获得更好的东西,更有经验,和它变得更像一个反射而不是我们考虑的东西,“neuroengineer Garrett斯坦利说,谁演奏音乐但更感兴趣的是隐居中兄妹情神经过程潜在的这种适应性行为,这是否意味着毫不费力地弹吉他,或穿衣服,或避免危险,或从经验中学到任何有用的行为。
“不断变化的感知环境中的适应性行为不仅是有用的,当你学习一个新的爱好,”增加了斯坦利,教授和McCamish基金会杰出的椅子在华莱士·h·库尔特生物医学工程系乔治亚理工大学和艾莫利大学。“这是生存的关键。”
有鉴于此,斯坦利的实验室研究密切相关的神经信号自适应行为在老鼠身上,他们发现可以新策略的第一步改善和加速学习。这项研究发表在1月27日自然通讯表明,大脑的这一区域传统上认为是一个基本的感官信号中心初级躯体感觉皮层在决策、扮演一个更深层次的作用,是一种自适应框架的一部分大脑中促进灵活的行为作为个人获得经验。
基督教Waiblinger,博士后研究员、该研究的第一作者,描述了初级躯体感觉皮层,或S1,作为一个“早”地区的大脑,触觉刺激从外部世界的到来。“S1是专门想预处理刺激在一个基本的方式,“Waiblinger说。”它没有传统上与更复杂的神经过程与长期适应战略。”
但长期以来科学家们认为,这个地区早些时候可能发挥关键作用在更高级的功能,而且它是一个更大的框架的一部分生成不同的大脑结构。这个想法仍主要概念和理论,实验证据支持。斯坦利实验室现在有一些证据。
测量大脑活动的训练有素的老鼠学习任务,以应对变化的刺激,该团队使用基因编码的电压成像在活的有机体内。允许研究人员无创性记录大脑信号,跟踪电压特异性荧光蛋白在大脑中。
研究者们设计了一系列心理物理实验来评估小鼠,观察动物的操作改变environment-responding须刺激,奖励,适应不断变化的刺激。他们测量了相关动物的潜在神经信号。
“我们发现,(S1)大脑区域实际上改变其活动随着时间的推移,“Waiblinger说。“我们只是保持记录和培训和记录,在几周和几个月,我们看到老鼠的双向影响。改变的更有经验的动物有感觉风景,这个大脑区域改变和适应。”
S1不仅是预处理触觉刺激和生产的主要神经信号相关的基本任务,也是传播更复杂的信号所必需的适应性行为在动态变化的环境。
“这个地区是第一个皮层接收这些信号的一部分,就像一切都得到路由,”Stanley说。“这只是iceberg-further到大脑皮层的顶端就是更高层次的东西应该发生,认知的东西需要决策。”
像初级躯体感觉皮层,这项研究还只是冰山一角。但考虑到团队的新假说,Waiblinger说:“当你变得更有经验的某件事,那些高级功能可以早一点转变发生在大脑的层次。”
接下来,斯坦利说,进一步的调查大脑区域。他想了解的信息流动产生身体和动作的层次结构之外的我们的大脑在我们积累经验。
“如果我们可以利用和操纵它在某种程度上,我们可以提高学习,”他说。“如果我们能理解这种现象,我们也许能够影响人们学习的方式,让它更快更好。”
进一步探索
