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听觉电话-解析了对感觉信息进行范畴化的皮层神经元群体运算机制-高邑新闻网

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研究通過在頭部固定小鼠中建立一套聽覺相關的抉擇行為任務,使用雙光子成像技術記錄清醒小鼠的聽覺皮層第2/3層群體神經元的反應,解析了對感覺信息進行範疇化的皮層神經元群體運算機制。

中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)供圖

研究人員為小鼠設計了一個基於聽覺的分類抉擇行為任務,經過訓練,小鼠可以將不同頻率的純音歸類到「高音」或「低音」範疇。通過對聽覺皮層群體神經元活動進行記錄,並結合定量分析,研究大腦皮層的神經元如何通過動態編碼將感覺信息轉化為類別信息的機制。

7月8日晚間,《神經元》期刊在線發表了題為《小鼠聽皮層神經元群體結構動態變化實現感覺到範疇的轉化》的研究論文,該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心(神經科學研究所)、上海腦科學與類腦研究中心、神經科學國家重點實驗室徐寧龍研究組完成,博士研究生辛宇為該論文第一作者。

我們的大腦如何將複雜而又連續的刺激信息範疇化呢?這裏面的神經生物學機制是什麼?對於這些問題的解答將使我們對腦認知功能的生物學基礎和神經計算原理有更深入的理解。近日,上海的腦科學研究團隊的研究成果對這一系列問題給予了回答。

該項工作揭示了聽覺皮層神經元群體可以根據分類任務的需要,動態調整信息編碼特性,形成有利於提高分類邊界分辨能力的群體編碼結構,從而提出了感知分類的一個新的神經運算機制。這一成果對於感覺皮層在認知過程中的信息處理機制提出了新的理解和預期,並且可能有助於啟發人工智能算法設計的新思路。

記者解敏7月9日報道:當你接到一個電話時,即使因為環境和電話噪聲等因素干擾,仍然可以輕而易舉識別出電話里的語音是否屬於某一個熟人,或屬於陌生人。這是由於我們的大腦能夠對外來刺激進行分類與定位,從而可以從外部信息中高效的抽提出最相關的信息,形成感知判斷。這一基本過程稱為「範疇化」。

研究發現,在單細胞水平,除了編碼聲音頻率信息的神經元活動之外,在小鼠執行聲音分類任務中,出現了兩種與分類相關的神經活動。其中一類的神經元表現出對聲音類別的特異性反應,類似於前人在前額葉和后頂葉等下游腦區發現的類別相關的神經元。另外一類神經元則表現出對於類別邊界頻率聲音的選擇性反應,而這種聲音選擇性反應在被動聽聲音的情況下並不存在,因此是一種任務依賴的動態調整。

今日关键词:国民经济半年报