新研究揭开人脑预知未来机制

参考消息网2月14日报道 据欧洲新闻社2月11日报道，美国哥伦比亚大学在《神经元》月刊上发表一项新研究，向证实以下假设迈出了重要一步：大脑皮层的主要功能是，通过识别和编码从外界接收到的新信息，并将其与预期会发生的情况进行比较，来预测未来会发生什么。

该研究论文的第一作者尤里·希姆基夫指出：“我们发现，大脑皮层就像一台记忆机器，可以对新的经历进行编码，并对不久的将来进行预测。”

希姆基夫所在实验室的负责人拉斐尔·尤斯特指出：“这项研究为我们提供了有关大脑皮层作用和精神分裂症等疾病的重要信息。在精神分裂症等疾病中，大脑皮层的功能似乎出现了障碍。”

尤斯特指出：“新奇性是预测结果与实际结果之间的差异。这项研究表明，大脑皮层会不断检测新奇的刺激，以改变和改善对未来的预测。大脑皮层对新奇性的检测是人类和其他动物的一项基本功能。”

研究小组首先设计了一种方法，用于确定实验小鼠如何对熟悉的和新奇的混合感官刺激作出反应。实验中的刺激是以不同音调播放的声音。在对小鼠的听觉皮层进行成像后，研究人员发现，神经元群不仅对播放的声音作出反应，还对声音的新奇程度作出反应。

有意思的是，研究人员发现，每种声音都会留下神经元活动的痕迹，他们称之为“回声”。这种回声会随着时间的推移追踪感官输入，并形成对新感官刺激的短期记忆。这样不仅确保了每个输入的感官刺激都会导致独特的反应，而且还起到了对新刺激进行选择的作用，从而使这些反应更加强烈。

为了深入理解以上发现，研究小组建立了一个听觉皮层神经网络模型，并训练它来检测新刺激。他们复制了在小鼠身上看到的结果，表明神经元网络还利用“回声”来进行存储并检测变化。研究人员得出的结论是，大脑皮层的连接方式，即神经元的环状连接使得大脑皮层对新奇刺激的检测具有自主的特性。

尤斯特指出：“这在理解大脑如何检测新奇事物方面是一个突破。”

该研究还让人们对大脑皮层在精神分裂症中所起的基本作用有了新认识。医学界多年来一直知道，精神分裂症患者无法区分新、旧信息。科学家们试图通过解读单个神经元的行为来解释这一现象，但显然遇到了障碍。新研究的主要结论之一就是，新奇性检测不是单个神经元的工作，而是神经元网络的工作。

研究人员指出：“让我们感到兴奋的是，这些发现可以加深我们对大脑这一关键部位的理解，还可能提供有关大脑功能何时失效及其修复方法的重要信息。”（编译/王萌）