2020年12月14日

研究人员揭示了我们的大脑如何知道什么时候有所不同

想象一下,您坐在客厅看书的沙发上。您几乎每晚都会这样做。但是,突然之间,当您抬头时,您会发现这次有所不同。您最喜欢的挂在墙上的照片稍微倾斜了一下。在一项涉及癫痫患者的研究中,美国国立卫生研究院的科学家们发现了一组高频脑电波如何帮助我们发现过去与现在之间的这些差异。

美国国立卫生研究院神经疾病和中风国家研究所(NINDS)的首席研究员Kareem Zaghloul博士说:“我们的结果表明,我们存储在内存中的每一次经验都可以用来设定我们对未来的期望和预测。 ,并且该研究的高级作者发表于 自然通讯。 “这项研究表明大脑如何利用某些 模式将我们的期望与现在进行比较。最终,我们希望这些结果将有助于我们更好地了解大脑在健康和疾病条件下如何描绘现实。”

该研究由医学博士Rafi Haque领导。亚特兰大埃默里大学医学院的学生,正在完成与Zaghloul博士的论文工作。他的主要研究目标是检验是否可以将称为预测编码的理论应用于我们的大脑记忆方式 ,称为情节记忆。

Haque博士说:“预测编码基本上表明大脑优化了神经活动以处理信息。换句话说,该理论预测,大脑处理新信息所使用的神经活动多于我们熟悉的事物。” “多年的研究表明,随着时间的流逝,这是我们学习如何期待常见的景象(例如绿草)的外观或日常噪音(例如某些鸟鸣)的声音的方式。我们想知道大脑是否使用了类似的过程管理我们的经验。”

为了检验这个想法,该团队与14名耐药性癫痫患者合作,他们的大脑被外科手术植入电极网格,作为NIH临床中心试验的一部分,该试验旨在诊断和治疗癫痫发作。

实验开始于显示患者并要求记住计算机屏幕上显示的一系列四个自然场景。例如,其中一个场景是一辆棕色自行车直立在绿色灌木丛前的支架上。几秒钟后,向他们显示了一组新的图像,并询问他们是否识别了场景或注意到了一些不同的东西。有些图像与以前相同,而另一些图像则通过从场景中添加或删除某些东西(例如红鸟)进行了轻微修改。

平均而言,患者成功识别了88%的重复场景,68%的场景丢失了某些场景以及65%的场景添加了某些场景。在每种情况下,他们花了大约两个半秒的时间才注意到。

对一部分患者的进一步分析表明,他们成功地找到了82%的新增患者和70%的清除患者。奇怪的是,他们的眼睛经常注视着(83%)添加物,而根本不注视(34%)在场景中被移除的区域。

Zaghloul博士说:“总的来说,这些结果表明,不仅需要记住一个新的经历,而且还可以利用对这一经历的记忆来设定未来的期望,这仅需一分钟。”

同时,电子记录揭示了患者成功记忆重复场景的时间与发现场景变化的时间之间的脑电活动差异。

在这两种情况下,计算机屏幕上的场景外观都会触发枕骨外侧皮层(大脑后部的视觉处理中心)的神经活动高频波的强度增加。浪涌向前流动,几毫秒后到达了一个名为 .

同样,在这两种情况下,患者的大脑似乎都重播了他们第一次目击现场时观察到的神经活动模式。

“这些结果支持了这样一种想法:视觉体验的记忆遵循 ”,哈克博士说。

但是不同之处在于,当患者意识到场景发生了变化时,活动的激增更加强烈。

此外,在这些时刻,第二个较低频率的波似乎同时在侧向震荡。 和颞中叶。

Zaghloul博士说:“我们的数据支持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想法。” “当我们看到不符合我们预期的东西时,神经活动的高频波似乎带有错误信息,而低频波可能正在更新我们的记忆。”



更多信息: Rafi U. Haque等人,情节记忆检索过程中的前馈预测错误信号, 自然通讯 (2020)。 DOI:10.1038 / s41467-020-19828-0
期刊信息: 自然通讯

Provided 通过 国立卫生研究院
引文: (2020年12月14日) 2020年12月14日检索 from //xasqxhb.com/news/2020-12-reveal-brains.html
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