Salk科學家展示了神經(jīng)元的背景噪聲如何能夠引起人們的注意

很容易錯過你不想要的東西。在一個著名的例子中，人們被要求密切觀察兩組人 - 一組穿黑衣，另一組穿白衣 - 互相傳球。觀眾被要求計算球從黑色傳遞到白色的次數(shù)。值得注意的是，大多數(shù)觀察者都沒有注意到一個穿著大猩猩服的男人，在玩家中間行走。大腦忽略外來視覺信息的這種能力對我們的工作和運作方式至關重要，但控制感知和注意力的過程并未完全理解?？茖W家長期以來推測，對特定物體的關注可以通過放大某些神經(jīng)元活動和抑制其他神經(jīng)元的活動(大腦“噪音”)來改變感知。

現(xiàn)在，Salk科學家已經(jīng)證實了這一理論，他們通過展示神經(jīng)元中過多的背景噪聲是否會中斷聚焦注意力并導致大腦難以感知物體。這項研究結果于2019年2月22日在eLife上發(fā)表，可以幫助改善視覺假肢的設計。

“這項研究告訴我們信息如何在大腦的電路中編碼，”該論文的資深作者Salk教授John Reynolds說。“當刺激出現(xiàn)在我們面前時，這會激活一群對刺激有選擇性的神經(jīng)元。在刺激誘發(fā)的反應之上分層是神經(jīng)活動的大而低頻的波動。

雷諾茲實驗室以前的工作發(fā)現(xiàn)，當注意力集中在刺激上時，這些低頻波動就會受到抑制。神經(jīng)信息處理的理論模型表明，這種波動應該削弱感知，并且注意力通過過濾這些波動來改善感知。

為了直接測試這個想法，研究人員轉向了一種名為光遺傳學的尖端技術，這種技術可以通過將激光照射到光活化蛋白上來影響神經(jīng)元的活動。該團隊使用針對動物視覺大腦區(qū)域的低頻激光刺激協(xié)議來創(chuàng)建低頻響應波動 - 注意力抑制的神經(jīng)波動。他們測量了這對動物檢測計算機屏幕上呈現(xiàn)的視覺刺激方向的微小變化的能力的影響。正如理論預測的那樣，增加的噪聲會削弱感知。然后，他們重復實驗，但是使用不同的激光協(xié)議來引起注意力不會抑制的高頻范圍內(nèi)的波動。與理論一致，這對感知沒有影響。

“這項工作打開了一個進入神經(jīng)代碼的窗口，并將成為我們對感知神經(jīng)機制的理解的一部分。對神經(jīng)感知神經(jīng)語言的深入理解對于構建視覺假肢至關重要，”Fiona的持有者Reynolds補充道。和Sanjay Jha神經(jīng)科學主席。耶魯大學醫(yī)學院助理教授，前索爾克研究員，首先和相應的作者Anirvan Nandy說：“這是第一次增加背景噪音會影響感知的理論觀點。”“我們已經(jīng)證實注意確實很大程度上是通過抑制這種協(xié)調的神經(jīng)元射擊活動來實現(xiàn)的。”

接下來，科學家計劃研究構成大腦視覺回路的不同類型的細胞，以便更好地理解注意力和感知的神經(jīng)學基礎。

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