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信息轰炸不用怕!大脑是灵活“过滤器”,为你排除不必要的信息

前瞻网    2021-10-15 20:30

 

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当你阅读这篇文章时,你皮肤中的触摸感受器正在感知你的环境。你的衣服和首饰,你坐的椅子,你使用的电脑键盘或移动设备,甚至你的手指在无意中相互擦拭,每一次触摸都激活了神经细胞的集合。但是,除非是特别意外的刺激,或需要改变或确定自己的运动方向,否则你的大脑会忽略许多无关紧要的这些输入。

如今,索尔克研究所研究了哺乳动物大脑的一个小区域神经元,如何帮助过滤分散注意力或破坏性的信号——特别是来自手的信号,以协调灵巧的运动。研究结果发表在《科学》杂志上,可能对大脑如何过滤其他感官信息也有借鉴意义。

协调灵巧的动作,从扔球到演奏乐器,都需要来自双手的输入。在一个经典的实验中,指尖被麻醉、麻木的参与者发现,拿起和点燃一根火柴都非常困难。研究人员提到,有一种常见的误解,即大脑发出信号,你只需执行所产生的动作。但实际上,大脑在不断地纳入关于你的四肢和手指状态的反馈信息,并调整其输出以做出回应。

如果大脑对来自身体的每一个信号都做出反应,它将很快变得不堪重负。研究人员在小鼠身上使用了多种工具来研究脑干中一个叫做楔形核小区域内的细胞,该区域是手部信号进入大脑的第一个区域。

研究小组发现,该区域的一组神经元,实际上控制着有多少来自手的信息,最终会传递到大脑的其他部分。通过操纵这些电路以允许更多或更少的触觉反馈通过,研究团队可以影响小鼠如何完成灵巧的任务——如拉绳或学习区分纹理,以获得奖励。

楔形核经常被称为中继站,好像信息只是会经过它。但事实证明,感觉信息实际上是在这个结构中被调制的。研究小组还展示了小鼠大脑皮层的不同部分如何负责更复杂的适应性行为,并反过来控制楔形的神经元,以决定它们过滤来自手部的感觉信息的强度。

研究人员表示,感觉系统已经进化到具有非常高的灵敏度,以便对外部威胁做出最大的保护性反应。但人类自己的行动可以激活这些感觉系统,从而产生反馈信号,这些信号可能会破坏预期行动。

不断受到来自世界的信息轰炸,大脑需要有办法决定哪些信息可以通过,哪些不可以。这不仅仅是触觉反馈,还有视觉、嗅觉和听觉、温度和疼痛等。这些发现不仅能更好地了解神经系统如何与世界互动,而且还可以指导科学家如何建造更好的假肢和机器人,以及如何在疾病或受伤后更有效地修复神经回路。

题为Modulation of tactile feedback for the execution of dexterous movement的相关研究论文发表在《科学》上。

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责任编辑: 4150ZYN

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