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      貓頭鷹幫助科學家揭開大腦如何引起注意的秘密
      
			
      
				2019-03-11 10:43:54
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      通過研究谷倉貓頭鷹，約翰斯·霍普金斯大學的科學家相信他們已經邁出了重要的一步，解決了大腦如何選擇最值得關注的長期神秘面紗。這一發(fā)現(xiàn)是最新一期“ 細胞報道 ”雜志的封面文章，可能適用于包括人類在內的所有動物，并提供有關注意力缺陷癥等疾病的大腦出現(xiàn)問題的新見解。
      

      貓頭鷹幫助科學家揭開大腦如何引起注意的秘密
      

      “世界上有一百萬件東西在轟炸我們的眼睛，耳朵，皮膚和其他感覺器官。在所有這些事情中，我們最需要注意的是什么特別的信息來驅動我們的行為?” 共同作者，約翰霍普金斯大學神經科學家Shreesh Mysore說。“我們的工作為大腦如何解決問題的關鍵組成部分提供了一個非常漂亮的答案。”
      

      盡管研究了幾十年的動物前腦，科學家們還沒有找到一個很好的答案來解決大腦如何決定注意什么的問題。相反，研究人員決定研究中腦，這是一種從魚類和哺乳動物到鳥類和人類的各種大腦的進化老部分。
      

      “所有動物都需要注意可能影響我們生存的事物，但我們并不都有高度發(fā)達的前腦，”邁索爾說，他也是心理學和腦科學的助理教授。
      

      研究人員選擇貓頭鷹進行研究，因為它們不僅具有清晰的視覺和聽覺，而且像所有鳥類一樣，它們的中腦組織方式使得跟蹤特定神經元的活動相對容易。
      

      在這里，研究人員在監(jiān)測顯示器上顯示了15只貓頭鷹視覺刺激，同時測量了他們中腦中個體神經元的活動。
      

      他們發(fā)現(xiàn)的是令人費解和意想不到的。雖然單個神經元通常在地形上編碼視覺空間，意味著相鄰神經元編碼世界相鄰部分的空間，但在這里他們發(fā)現(xiàn)單個神經元響應幾個位置的位置，有時相距很遠。
      

      為了找出為什么這些神經元倍增甚至翻了三倍，主要作者，電氣和計算機工程博士候選人Nagaraj Mahajan設計了一個模型。他發(fā)現(xiàn)，如果神經元需要發(fā)出世界上最重要位置的信號，無論視覺輸入來自哪里，他們在保持新陳代謝和布線成本的同時編碼空間的唯一可能方式是神經元數量少于世界，每個神經元編碼多個不同的位置。真正的貓頭鷹大腦幾乎完美地匹配這些計算預測。
      

      當他們統(tǒng)計中腦神經元時，它們比可能的位置少40%。個別神經元編碼的位置是通過組合原理組織的，就像數獨謎題解決方案一樣。
      

      “這首次為我們提供了關于大腦如何在所有可能的位置解決選擇問題的答案，”邁索爾說。“對于一個既基本又普遍的問題，我們現(xiàn)在所擁有的是一個令人滿意的答案。有希望這項研究的見解可以很好地概括為人類。”
      

      該團隊希望通過對大腦如何在神經水平上解決注意力的理解，有可能對注意力缺陷/多動癥或多動癥等疾病中出現(xiàn)的問題作出明智的預測。
      

      “我們的想法是，這些中腦神經元可能是無法集中注意力的難題，”邁索爾說。“這是基礎研究，但它正在構建最終可以在患者身上進行測試的想法，如果我們幸運的話，可以幫助我們提出治療方法。”
      
			

			
        
      
			
      
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