这看似寻常的场景,却引发了神经科学家们对于大脑处理相关与无关信息机制的兴趣。上海纽约大学昨天发布消息称,该校与美国纽约大学的研究员提出了一种基于计算模型的全新理论,该理论阐释了大脑如何在不同环境下从众多不相关的信息中过滤出相关信息的。这项研究成果已发表在最新一期的《自然-通讯》杂志上。
“交警”自发筛选信息
“了解人的大脑如何从所有呈现在我们面前的信息中选择处理最重要的信息,对我们的日常生活尤为重要。”此项成果的通讯作者、上海纽约大学副校长、华东师范大学-纽约大学脑与认知科学联合研究中心主任汪小京教授说:“在大脑极为复杂的神经环路中,一定存有一个特别的闸门机制,它对相关信息进行着识别,并将其在准确的时间送到准确的地点。”该项研究关注人类大脑的“交通警”——抑制性神经元。它通过抑制其他神经元以及平衡刺激神经元活动的兴奋性神经元,来确保人类对于外界各类刺激给予适当的神经反应。
“抑制性神经元是大脑神经环路的一个基本元素,我们的模型涉及多种抑制性神经元的研究,”汪小京补充说,“计算机模型表明,抑制性神经元可以让一个神经环路选择性地给一些信息打开特别的进入通道,并同时过滤掉其他信息。”
可以暂时“忽视”听觉
汪教授实验室的博士生杨光宇和其他几位团队成员做了实验分析,设计了一个模型,标识出了抑制性神经元比以往认知的更为复杂的作用。该研究团队主要研究一种特殊的抑制性神经元。这种神经元专门负责抑制兴奋性神经元的树突。杨光宇解释说,树突是神经元的组成部分,负责接受其他神经元的信息输入。把这些“树突靶向”的抑制性神经元,用一种生长激素抑制素标识后,可以让实验者有选择性地进行研究。研究团队提出,神经元“树突靶向”不仅可以控制对单个神经元的总体输入,还可以控制单个神经通路在该神经元上的输入,例如视觉和听觉通路在某个神经元上的输入。杨光宇表示,“我们研究的特别之处,在于发现了抑制性神经元可以实现选择性地给特定通路的信号打开通道所需要的精准性。”
研究团队使用计算模型表明,在看似随意的神经元的联系中,“树突靶向”抑制性神经元可以通过“对齐”不同的神经通路的兴奋性输入,来引导单个神经通路的信息输入。而这种“对齐”可以通过大脑经验学习的机制——突触可塑性得到实现。