研究人員發(fā)現(xiàn)了一種被認(rèn)為支持高級(jí)認(rèn)知能力的關(guān)鍵神經(jīng)機(jī)制

西奈山科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種神經(jīng)機(jī)制，據(jù)信該機(jī)制支持高級(jí)認(rèn)知能力，例如計(jì)劃和解決問題的能力。它通過將信息從單個(gè)神經(jīng)元分配到前額葉皮層中更大的神經(jīng)元群來實(shí)現(xiàn)，前額葉皮層是暫時(shí)存儲(chǔ)和操縱信息的大腦區(qū)域。

眾所周知，人類一次只能記住有限數(shù)量的信息，并且他們采用不同的認(rèn)知策略來克服這些限制，例如將信息組織成列表或組。研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大腦使用這些策略來組織信息時(shí)，前額葉皮層中的神經(jīng)代碼對(duì)單個(gè)神經(jīng)元的高度選擇性反應(yīng)的依賴程度降低。相反，它們分布在更大的神經(jīng)元池中，這可能使信息更加可靠或穩(wěn)健。研究結(jié)果于 12 月 20 日在線發(fā)表在Neuron上。

“我們的研究為該領(lǐng)域提供了一個(gè)關(guān)于大腦如何分配資源以提高認(rèn)知能力的重要新視角，”資深作者、西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)副教授 Erin Rich 博士說。“我們的研究結(jié)果將幫助科學(xué)家更好地理解并在未來可能治療記憶和認(rèn)知障礙。”

該研究由 Rich 博士實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員 Feng-Kuei Chiang 博士領(lǐng)導(dǎo)，他之前曾研究過前額葉皮層在測(cè)序任務(wù)中的功能。

傳統(tǒng)上，神經(jīng)編碼的研究——將來自神經(jīng)元的電脈沖轉(zhuǎn)化為記憶、知識(shí)、決策和行動(dòng)——的研究重點(diǎn)是單個(gè)神經(jīng)元的選擇性反應(yīng)。西奈山團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)一項(xiàng)任務(wù)來探測(cè)導(dǎo)致認(rèn)知能力提高的前額葉皮層變化，從而證明了這種方法的缺點(diǎn)。該任務(wù)允許受試者使用助記符(或記憶輔助)策略將信息排序?yàn)樾蛄小?/p>

“我們發(fā)現(xiàn)受試者自發(fā)地產(chǎn)生不同的選擇模式，包括常規(guī)序列，以減少任務(wù)的工作記憶需求，”蔣博士說。

研究人員驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受試者使用測(cè)序策略來組織大腦中保存的信息時(shí)，單個(gè)神經(jīng)元的可解釋反應(yīng)并不能很好地預(yù)測(cè)記憶性能。使用該策略降低了任務(wù)中的錯(cuò)誤率，但單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)似乎傳達(dá)的信息較少。他們能夠通過證明信息沒有丟失，而是更廣泛地分布在更大的神經(jīng)元群體中來協(xié)調(diào)這些發(fā)現(xiàn)。與代碼由較少數(shù)量的高度調(diào)諧神經(jīng)元支配時(shí)相比，任務(wù)相關(guān)信息可以恢復(fù)得一樣好或更好，并且分布式代碼似乎更可靠，因?yàn)樗鼈兲岣吡诵袨樾阅堋?/p>

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