參考消息網(wǎng)2月14日報道據(jù)歐洲新聞社2月11日報道，美國哥倫比亞大學(xué)在《神經(jīng)元》月刊上發(fā)表一項新研究，向證實以下假設(shè)邁出了重要一步：大腦皮層的主要功能是，通過識別和編碼從外界接收到的新信息，并將其與預(yù)期會發(fā)生的情況進(jìn)行比較，來預(yù)測未來會發(fā)生什么。

該研究論文的第一作者尤里·希姆基夫指出：“我們發(fā)現(xiàn)，大腦皮層就像一臺記憶機器，可以對新的經(jīng)歷進(jìn)行編碼，并對不久的將來進(jìn)行預(yù)測。”

希姆基夫所在實驗室的負(fù)責(zé)人拉斐爾·尤斯特指出：“這項研究為我們提供了有關(guān)大腦皮層作用和精神分裂癥等疾病的重要信息。在精神分裂癥等疾病中，大腦皮層的功能似乎出現(xiàn)了障礙。”

尤斯特指出：“新奇性是預(yù)測結(jié)果與實際結(jié)果之間的差異。這項研究表明，大腦皮層會不斷檢測新奇的刺激，以改變和改善對未來的預(yù)測。大腦皮層對新奇性的檢測是人類和其他動物的一項基本功能。”

研究小組首先設(shè)計了一種方法，用于確定實驗小鼠如何對熟悉的和新奇的混合感官刺激作出反應(yīng)。實驗中的刺激是以不同音調(diào)播放的聲音。在對小鼠的聽覺皮層進(jìn)行成像后，研究人員發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元群不僅對播放的聲音作出反應(yīng)，還對聲音的新奇程度作出反應(yīng)。

有意思的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，每種聲音都會留下神經(jīng)元活動的痕跡，他們稱之為“回聲”。這種回聲會隨著時間的推移追蹤感官輸入，并形成對新感官刺激的短期記憶。這樣不僅確保了每個輸入的感官刺激都會導(dǎo)致獨特的反應(yīng)，而且還起到了對新刺激進(jìn)行選擇的作用，從而使這些反應(yīng)更加強烈。

為了深入理解以上發(fā)現(xiàn)，研究小組建立了一個聽覺皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并訓(xùn)練它來檢測新刺激。他們復(fù)制了在小鼠身上看到的結(jié)果，表明神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)還利用“回聲”來進(jìn)行存儲并檢測變化。研究人員得出的結(jié)論是，大腦皮層的連接方式，即神經(jīng)元的環(huán)狀連接使得大腦皮層對新奇刺激的檢測具有自主的特性。

尤斯特指出：“這在理解大腦如何檢測新奇事物方面是一個突破。”

該研究還讓人們對大腦皮層在精神分裂癥中所起的基本作用有了新認(rèn)識。醫(yī)學(xué)界多年來一直知道，精神分裂癥患者無法區(qū)分新、舊信息。科學(xué)家們試圖通過解讀單個神經(jīng)元的行為來解釋這一現(xiàn)象，但顯然遇到了障礙。新研究的主要結(jié)論之一就是，新奇性檢測不是單個神經(jīng)元的工作，而是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的工作。

研究人員指出：“讓我們感到興奮的是，這些發(fā)現(xiàn)可以加深我們對大腦這一關(guān)鍵部位的理解，還可能提供有關(guān)大腦功能何時失效及其修復(fù)方法的重要信息。”（編譯/王萌）