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来源：环球网
【环球网报道 记者 李青云】当我们面对可预测情境与意外情境时，大脑内部究竟发生了什么？近日，悉尼大学的研究人员破解了这一长期困扰神经科学界的谜题，并发现了其中的关键线索。他们的研究发现，在意外事件发生时，大脑会"调配"能量以从环境中接收更多的感官信息，并随后更新其内部的记忆模型，这就是为什么我们能更生动、更准确地记住那些出乎意料的事件。相比之下，当某件熟悉的或可预测的事情发生时，大脑能在发生前就开始作出反应，这一快速反应节省了宝贵的毫秒，但其后却不会费心将其完整地编码进记忆。
这项研究成果已经发表于《神经科学杂志》（The Journal of Neuroscience），解决了一场关于"适应性效率"的长期争论，即我们的大脑如何分配神经能量，以应对环境需求带来的压力。“我们的研究令人着迷，它揭示了大脑如何利用预测来帮助我们更好地感知世界并与之互动。”该研究的资深作者、悉尼大学心理学院的鲁本·里多（Reuben Rideaux）博士说。
在研究过程中，研究人员邀请40 名参与者观看了在圆形周围出现的简单视觉闪光，并同时使用脑电图测量他们的脑部活动，并追踪他们的瞳孔反应，在这一过程中，研究人员有时会人为操纵并刻意改变闪光的模式。
通过记录参与者的反应时间和准确率，研究人员发现，无论是预期事件还是意外事件，在参与者看到闪光后的 100 毫秒内，大脑就会对它作出反应。相比之下，参与者对预期事件的反应更快、更准确，可一旦被要求回忆其精确位置时，其记忆反而不如意外闪光之后那样清晰。不过，意外事件在脑电波中产生的信号比预期事件更强烈、更清晰。研究人员认为，这是一个出乎意料的发现，大脑对熟悉事件的反应分为两个阶段：第一阶段首先是大脑预测即将发生什么，从而准备并激活身体以便快速反应。第二阶段是大脑识别出该事件正是它所预期的，于是通过不深入处理来自环境的信息来节省能量。
“我们的大脑始终承受着决策的压力，每时每刻都从环境中接收海量感官信息。因此，它需要尽可能地节省能量。当大脑面对一个可预测的情境时，它会想：'我已经知道这是什么了，不需要再费力去仔细处理它。‘”里多博士解释道。但是当意外事件发生时，又是另一种情形。“这就像一次软件更新或打补丁，我们的大脑想要更新对这个世界的内在记忆，以确保我们为未来做好准备，所以能量被专门用于从环境中尽可能多地收集信息。”他补充说。
最能体现这一原理的真实例子是职业体育。对于高水平运动员而言，经验使他们能够更快速地做出预测和反应。想象一位职业网球选手，他已经知道对手下一记发球将会落在哪里，经验会让他在球被击出之前就已经朝那个位置移动，并将球拍调整到合适的位置，以便干净利落地回击。可见，他的大脑已经为这个可能的位置准备好了运动反应，因此不会费力去精确编码球的实际落点——因为那只是证实了他已经预测的内容。“这种预测为运动员争取了宝贵的毫秒，但如果让他们逐帧回忆球在发球区内具体落在哪里，其记忆会是模糊的。而那些落在中路、罕见的意外发球却会让他们记得一清二楚，空间位置精准得令人惊叹。”里多博士说。
在下一阶段的研究中，里多博士的团队希望进一步了解这些机制是如何随时间发展的，以及哪些生态因素会影响这些神经通路。该团队还有兴趣探索如何将这些机制应用于人工大脑（神经网络和人工智能），以提高它们的效率或表现。
“此前，学界争论的焦点一直是大脑究竟优先处理预期信息，还是意外信息，"论文第一作者、心理学院博士生胡紫月（Ziyue Hu）表示。“我们的发现是：两者皆有。大脑做到了'鱼和熊掌兼得'。更令人惊叹的是，这一过程仅在毫秒之间便已完成。这项研究推动我们更深入地理解大脑如何在速度与准确性之间取得平衡，以及预测与注意力如何共同塑造我们对世界的感知。“她补充说。
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