神经科学家发现了帮助人类适应变化的脑细胞

- 编辑:大众自然网 -

神经科学家发现了帮助人类适应变化的脑细胞

人脑中有860亿个神经元或细胞。其中,极小的一部分处理认知灵活性——我们适应新环境和新概念的能力。

心理学的一个研究小组与跨学科的专业知识,信息(信息科学解决问题的应用数据)和工程以及范德比尔特大脑研究所获得关键的见解影主动脉弓及全脑血管造影在神经科学最大的谜团之一,识别这些神经元的位置和关键特性。

这篇文章发表在7月13日的《美国国家科学院院刊》上。这一发现为增强研究人员对植根于认知灵活性的精神疾病的理解和治疗提供了机会。

由这些神经元创造的大脑回路在人类适应环境变化的能力方面具有进化优势。当这些神经元被削弱时,人们可能难以适应环境的变化,包括难以克服传统、偏见和恐惧。通常,人们会在重复奖励行为和探索更新的、可能更好的奖励之间摇摆。重复与探索的成本效益比是大脑不断努力解决的一个等式,特别是当一个人的环境发生变化时。缺乏认知灵活性会导致精神衰弱。

这项研究的结果可能是多方面的。“这些细胞可能是决定你最佳注意力策略的开关的一部分,”该论文的首席研究员、心理学和计算机科学副教授Thilo Womelsdorf说。弱化这些脑细胞可能会使注意力转移变得困难,最终导致强迫性行为或难以适应新环境。而在另一端,如果这种开关处于‘松懈’状态,人们的注意力就会变得‘松懈’,人们将会经历一个持续不断的不确定世界,无法在任何时间集中精力于重要信息上。”

研究人员假设,在帮助人们学习精细运动技能(如演奏乐器)的大脑区域中,存在一个能使思维过程同样灵活的次区域。

这组脑细胞位于基底神经节皮层外套之下,是通过在计算机模拟的真实世界任务中测量脑细胞的活动来识别的。包括约克大学视觉研究中心的科学家在内的研究人员,为了模拟许多真实的场景,开发了一种可以同时呈现多个物体并改变奖励对象的模拟。这就创造了一种灵活的学习方式,通过反复试验来确定哪些物体与奖励相联系。通过测量脑细胞的活动,研究小组观察到一个有趣的模式:脑细胞的活动在变化中增强,而在对结果信心增强时减弱。该研究的第一作者、Womelsdorf实验室的博士候选人Kianoush Banaie Boroujeni说:“这些神经元似乎可以帮助大脑回路从以前的相关信息中重新配置和转换,并建立一个脆弱的连接来关注新的相关信息。”

“神经科学正在经历一场技术革命,”范德比尔特大脑研究所(Vanderbilt Brain Institute)巴洛家族主任、药理学教授丽莎?蒙特贾(Lisa Monteggia)说。“只有当科学家知道在哪里寻找时,利用分子和遗传工具控制单个细胞的技术才能发挥作用。Womelsdorf博士和他的合作者给了我们做这种工作的能力,并且极大地推动了神经科学领域的发展。”