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大脑可以对我们的感官收集的信息进行编码

大脑对我们的感官收集的信息进行编码。然而,为了感知环境并与环境互动,必须在大脑中存储的过去经验和个人当前目标的背景下解释这些感觉信号。弗莱堡大学医学院教授约翰·莱恩兹库斯(Johannes Letzkus)教授和美因河畔法兰克福马克斯·普朗克脑研究所的研究组负责人组成的小组现已确定了这一经验的关键来源,依赖的所谓自上而下的信息。科学家们的结果发表在《科学》杂志上。

新大脑皮层是人类大脑最大,最强大的区域。两种截然不同的信息流的融合使得其所有重要的认知功能得以实现:“自下而上”的流(表示环境信号)和“自上而下”的流(用于传输内部生成的有关过去的信息)经验和当前目标。Letzkus说,关于如何以及在何处精确地处理内部生成的信息的问题仍待探讨。这促使他和他的团队寻找这些自上而下的信号的来源。科学家成功地将丘脑区域(前脑深处的大脑区域)识别为此类内部信息的关键候选区域。

基于此,Letzkus实验室的博士后研究员M.BelénPardi博士制定了一种策略,用于测量学习范式前后小鼠新皮层中单个丘脑突触的反应。“与此无关的中性刺激是由该途径中的短暂短暂反应编码的,学习会极大地增强其活动,并使信号随着时间的推移变得更快,更持久。” Pardi解释说。Letzkus说:“当我们将获得的记忆的强度与丘脑活动的变化进行比较时,我们真的很确信:这显示出强烈的正相关性,表明丘脑的输入显着地编码了学习到的刺激的行为相关性。”

在与柏林工业大学的Henning Sprekeler博士的团队一起进行的进一步实验和计算机建模中,研究人员发现了一种以前未知的机制,可以很好地调节此信息,并在神经元的最外层识别出特殊的神经元类型。动态控制这些自上而下信号流的新皮质。这证实了科学家的假设,即丘脑对感觉新皮层的投射是有关以前与感觉刺激有关的经验的重要信息来源。Letzkus解释说:“这种自上而下的信号在自闭症和精神分裂症等许多脑部疾病中都受到干扰。””

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