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杏彩体育官网大脑计时之谜的新线索

作者:小编 发布时间:2024-12-26 10:45:11 次浏览

杏彩体育登录咱们的大脑有一种杰出的监控年光的才气。司性能够占定还剩多少年光能够闯黄灯;跳舞优伶能够把节奏无误到毫秒。但大脑原形是何如追踪年光的,至今仍是一个谜。琢磨职员仍旧确定了与运动、回忆、颜色视觉和其他功用相合的大脑区域,但没有确定监控年光的大脑区域。真相上,咱们的神经计时器仍旧被表明是难以捉摸的,以致于大大都科学家以为这种机造分散正在所有大脑中,差异的区域遵照己方的须要运用差异的监督

杏彩体育登录咱们的大脑有一种杰出的监控年光的才气。司性能够占定还剩多少年光能够闯黄灯;跳舞优伶能够把节奏无误到毫秒。但大脑原形是何如追踪年光的,至今仍是一个谜。琢磨职员仍旧确定了与运动、回忆、颜色视觉和其他功用相合的大脑区域,但没有确定监控年光的大脑区域。真相上,咱们的神经计时器仍旧被表明是难以捉摸的,以致于大大都科学家以为这种机造分散正在所有大脑中,差异的区域遵照己方的须要运用差异的监督器来记载年光。

正在过去的几年里,少少琢磨职员搜求了越来越多的证据,表明监测个人正在空间中的职位的细胞也能符号年光的流逝。这阐明大脑的两个区域——海马体和内嗅皮层——也能够行动一种计时器,这两个区域都以其正在回忆和导航方面的功用而著名。

正在旧年11月公布的一项琢磨中,波士顿大学(Boston University)的神经科学家霍华德·艾肯鲍姆(Howard Eichenbaum)及其互帮家阐明,正在老鼠体内变成大脑内部GPS体例的细胞,即网格细胞,比预期的更具可塑性。经常,这些细胞就像一个航位阴谋体例,当动物处于特定职位时,某些神经元就会放电。(展现这一景象的琢磨职员分享了2014年的诺贝尔奖。)艾肯鲍姆展现,当动物被固定正在一个地方,譬喻正在跑步机上跑步时,细胞会同时记载间隔和年光。这项琢磨阐明,大脑的空间感和年光感是交叉正在沿途的。

这些展现有帮于拓宽咱们对大脑回忆和导航体例做事道理的领略。也许网格细胞和其他近似GPS的细胞并不单针对空间,而是可以编码任何合联属性:年光、嗅觉乃至味觉。“这能够阐明海马体有一个寻常的功用,”加州大学旧金山分校(UCSF)琢磨回忆和海马体的神经科学家罗兰·弗兰克(Loren Frank)说。“它会寻找编码体验的合联轴,然后用这些细胞来绘造这些体验的舆图。”

这些舆图反过来修筑了一个回忆框架,为咱们永无尽头的一系列过去履历供应了一个结构体例。艾肯鲍姆说:“海马体是空间和年光回忆的伟大结构者,它为其他变乱的操纵供应了一个时空框架。”

年光序列瓦片为了琢磨海马体是何如监控年光的,科学家们教练老鼠正在轮子或幼型跑步机上跑步。这种树立使动物的职位和动作连结稳固,以是琢磨职员能够静心于与年光合联的神经信号。(老鼠太焦炙了,不行宁静地坐着,于是跑步有帮于标准它们经常的抽搐动作。)植入大脑深处的电极记载下差异细胞的放电年光。

正在艾肯鲍姆的尝试中,一只老鼠正在跑步机上跑了一段年光,譬喻15秒,然后获得赞美。当动物一遍又一处处反复这个轮回时,它的大脑学会了追踪这15秒的间隔。少少神经元正在一秒内放电,另少少正在两秒内放电,以此类推,直到15秒过去。“每个细胞会正在差异的年光点放电,直到它们填满所有年光间隔,”艾肯鲍姆说。这个暗码异常确实,琢磨职员能够通过旁观哪些细胞活动来预测动物正在跑步机上待了多久。艾肯鲍姆的团队也反复了这个尝试,革新了跑步机的速率,以确保细胞不是容易地符号间隔。(有些细胞确实跟踪间隔,但有些细胞相似只与年光相合。)

尽量这些被称为“年光细胞”的神经元显明可以符号年光,但它们是何如做到这一点的尚不领会。这些细胞的动作很像秒表——每次你着手计时,同样的神经勾当形式城市反复。但它们比秒表适宜性更强。当琢磨职员革新尝试要求时,比如将跑步年光从15秒耽误到30秒,海马体中的细胞就会爆发一种新的放电形式来横跨新的间隔。这就像给秒表设定一个统统差异的年光刻度。

其它,年光细胞还依赖于境况;惟有当动物处于年光最要紧的境况中时,它们才会符号年光。当其他变量阐扬功用时,同样的细胞就会表示出差异的动作。比如,让老鼠去探寻一个新境况,这些一样的细胞就会将己方照射到空间中;每当动物处于特定职位时,某个细胞就会启动,而不是正在某个特定年光启动。

大脑的时空矩阵艾肯鲍姆的做事与15年来神经科学琢磨的趋向相吻合,该趋向阐明海马体比科学家预期的更轻巧。琢磨职员古代上以为它是一个舆图绘造者——职位编码细胞正在40年前就被展现了——但越来越多的证据阐明它也能够编码其他类型的音讯。遵照最新的图像,职位细胞不但能够照射空间,还能够照射其他合联变量。年光是个中之一,但其他身分也是能够的。比如,“品酒师能够会有一个葡萄酒滋味和气息的空间,”弗兰克说。

但很多科学家还是以为海马体要紧是一个空间组织。遵照他们的主见,神经回道的进化是为了跟踪职位,而其他统统都被记载正在它上面。加州大学欧文分校(University of California, Irvine)的神经科学家布鲁斯·麦克诺顿(Bruce McNaughton)表现:“海马体供应了一种实质上是空间的代码。”

艾肯鲍姆的琢磨结果对这一主见提出了质疑,但并没有遮掩这一主见。约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的神经科学家戴维·福斯特(David Foster)说:“很彰着杏彩体育官网,职位细胞能够代表超越职位的音讯。但不太领会的是,它们是否能对纯粹的年光流逝实行编码。”

正在计时跑步机尝试中,老鼠相似正在做少少异常近似于计数的工作。可是,这些细胞是正在符号年光的流逝,依然正在对其他看起来像年光的东西做出反响?神经科学家伊娃·帕斯塔科娃(Eva Pastalkova)说:“咱们不了解驱策细胞正在特定点放电的驱动道理,但我以为现正在还不是时期。它不敷无误;它们不像滴答作响的钟表。”

纽约大学神经科学琢磨所的神经科学家György Buzsáki提出,这些细胞不是正在监测年光自身,而是正在做其余工作——记住迷宫中的道途,或者策划动物的下一步手脚。György Buzsáki的尝试室做了少少探寻海马体何如追踪年光的首批尝试。回忆和异日企图都是随年光睁开的,于是年光细胞能够只是反响了这种心思勾当。

Buzsáki表现:“对我来说,我面对的首要题目:大脑中是否有特意的神经元除了记载年光除表什么都不做?依然全部神经元都拥有按按序爆发的功用,而这些功用看待尝试者来说能够转化为年光?”

Buzsáki指出,以为海马体细胞独立编码空间或年光能够是没存心义的。人类的大脑往往把年光和间隔混为一道。“倘使有人问纽约到洛杉矶有多远,你获得的谜底各纷歧样:3000英里,6个幼时的飞翔年光。正在古语中,间隔经常是用年光来表现的——从一个山谷到另一个山谷所需的天数——由于很容易策画的不是间隔,而是日落的次数。”

对 Buzsáki 来说,这个题目仍旧跨越了神经科学的周围,深化到物理学中。物理学家以为,时空是一个有内聚力的四维实体,是宇宙中的物体和变乱嵌入个中的一种组织杏彩体育官网。“神经科学务必回到物理学的老题目上来:是否存正在场所细胞和年光细胞?依然大脑中惟有简单的年光-空间持续体表征?”

回忆照射艾肯鲍姆不太合注这些空洞的题目。他的目的是揭示年光正在回忆变成历程中所饰演的脚色。“当你追思即日早上做了什么时,你会依照工作爆发的按序来回忆,海马体何如实时结构回忆?”

海马体受损的人经常不行爆发新的回忆——闻名的病人H.M.曾回收脑叶切除术,切除了大脑的大一面海马体,他每天一遍又一处处向医师先容己方。但这些病人也很难记住尝试中闪现的单词或物体的按序。“海马体是何如接济回忆延续串变乱的年光按序的?”

艾肯鲍姆设思,年光细胞供应了一个年光轴,正在这个年光轴上,持续的变乱被附加正在上面,以代表一种履历。他说,倘使回忆是一部影戏,那么年光细胞即是让各个画面整齐划一的东西。他的团队正正在企图尝试,将差异变乱的年光延迟穿插正在沿途,看看年光细胞是何如编削它们的代码来记住变乱爆发的按序的。他说。“我不以为海马体是一个时钟,但它正正在用时钟来照射回忆中爆发的工作,以连结它们的按序。”

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