山西网站建设方案公司,大学生网页制作,网站建设与管理简单么,三明住房和城乡建设部网站大脑中部的丘脑室旁核#xff08;PVT#xff09; 图片来源#xff1a;中科院深圳先进技术研究院来源#xff1a;中国科学报周末该在家看书还是出去K歌#xff1f;寒冬将至#xff0c;该坚持健身还是涮个火锅#xff1f;每天#xff0c;人们都会面临上百种选择。以往PVT 图片来源中科院深圳先进技术研究院来源中国科学报周末该在家看书还是出去K歌寒冬将至该坚持健身还是涮个火锅每天人们都会面临上百种选择。以往人们认为这种选择理所当然。然而美国斯坦福大学生物系教授陈晓科与中科院深圳先进技术研究院脑所研究员朱英杰日前合作发现大脑存在一个动态评估外界信息重要性的关键脑区——丘脑室旁核PVT该脑区能在不同环境和生理状态下评估事件重要性从而帮助人们作出恰当选择。此前国际科学界普遍认为PVT调控焦虑、恐惧、抑郁等负性情绪朱英杰等的这一发现通过实验论证颠覆性提出PVT动态编码事件重要性的概念该成果于10月26日发表于《科学》杂志。“这项重要研究拓展了我们对丘脑功能的认识发现了影响学习和记忆的重要神经机制。该工作将引起脑认知和脑疾病研究领域的广泛关注并吸引更多研究者探索PVT这一重要脑区的功能。”美国三院院士、斯坦福大学终身教授Robert Malenka向《中国科学报》记者评价道。掌管大脑“抉择”的关键脑区人们每时每刻都会接受海量信息的轰炸你为何会从中抽提出对你最重要的信息并据此作出恰当反应“这是大脑信息处理面临的一个基本问题。”论文第一作者朱英杰表示。此前他曾在《自然》杂志上发表另一项研究成果首次发现大脑中存在可以用于戒除毒瘾的全新神经通路。此次《科学》发表的工作正是针对同一脑区的再次突破全面研究PVT的基础生理功能。他们利用光遗传学技术结合电生理和光纤记录技术首次发现在小鼠大脑中存在一群神经元能够编码外界信息的重要性即生物学显著性。这些位于大脑中部PVT脑区的神经元活动能够反映外界刺激的重要性并且随内在生理状态和外部环境动态变化从而控制学习能力。“判断信息重要性是一个高级的大脑功能它能帮助人们更好适应多变的环境也控制着人们的注意力和学习能力。这一发现为未来研究如何提高大脑的认知和学习能力奠定了基础对普通人群和脑病患者的认知与治疗均具有突破性意义。”朱英杰表示。科研人员通过小鼠嗅觉巴浦洛夫条件性学习实验将不同气味刺激跟奖赏水或惩罚吹气或电击偶联发现PVT神经元会被重要事件激活无论奖惩。有趣的是如果在小鼠面前反复呈现不喜不厌的中性气味却没有伴随任何后果PVT反应会逐渐消失当该气味与奖惩偶联时PVT又能被激活。此外PVT被激活的幅度也能反映奖惩的刺激强度。“这是科学家第一次发现在丘脑中存在能反映外界刺激重要性的神经元。”论文通讯作者陈晓科表示。抑制PVT或可延缓“七年之痒”朱英杰等进一步发现外界刺激的重要性不仅取决于刺激本身的物理特征也与动物内在生理状态和外部环境有关。例如当饥肠辘辘时鼠“以食为天”当它酒足饭饱后食物的诱惑性就要大打折扣。再来看外部环境即使在饥饿的小鼠前放一块诱人的奶酪但若有只猫在食物旁张牙舞爪小鼠也会压制食欲先去逃命。他们通过光纤成像记录和单细胞电生理记录技术从不同角度反复验证发现PVT神经元活动能根据内外环境动态反映动物对重要性的判断。同样是用于奖赏的水口渴的小鼠PVT反应更大。当小鼠处于较弱惩罚时水能诱发较大反应若切换到较强惩罚环境水只能激发较小反应。这说明PVT活动能反映奖惩的相对重要性。此外他们也发现了PVT脑区对于预期奖励落空存在动态评估机制。如果每天小鼠到冰箱前都能发现一块奶酪但有一天奶酪突然没了小鼠的“失落感”也会激活PVT。然而动物也具有消退学习能力即它如果习惯了没奶酪就会逐渐停止该行为。就好像夫妻的“七年之痒”如果一直习惯对方的存在PVT反应也会趋于平淡。一旦有外界刺激又可能重新激活初恋时的“心跳感”。不过科研人员也发现抑制PVT活动小鼠消退学习过程会变慢那是不是说我们也有可能减缓“七年之痒”的速度呢有望用于类脑人工智能在活体动物身上进行多通道电生理记录技术对朱英杰来说是头一遭。小鼠运动使得电噪音过大让他不得不花一两个月到其他实验室取经。而且由于他们最开始采用的是光纤记录技术无法达到单细胞分辨率因此又额外花了半年用分辨率更高的电生理记录技术再次验证该现象。但也正是这些努力使得实验设计更为精巧工作更具系统性。“朱英杰等人报道了一系列非常漂亮的实验这些卓越并且激动人心的实验结果证明了PVT在编码显著性和控制联想学习效果上的重要作用。在这篇优秀的论文中实验设计得非常优雅结果和展示都非常清楚。让读者在对这一神秘脑区功能的理解上迈出了重要的一步。”审稿人对文章作出一致高度评价。近年来脑科学研究正在从传统的“读脑”向“控脑”转换。朱英杰等的工作正是对PVT脑区的“读”与“控”。通过调控PVT脑区的神经活动他们发现该脑区神经元活性控制着小鼠的学习能力。当利用光遗传学技术抑制PVT活动后偶联性学习的速率和效果都大大受损表明PVT活动对学习能力的重要性。“未来我们将进一步研究可否通过增强PVT活动提高人们的注意力、增强学习能力这将为转化应用打开一扇窗口。”朱英杰表示。此外研究大脑如何动态评估外界信息重要性的内在机制也将为未来发展类脑智能增强脑机融合推动人工智能技术的跨越发展带来启发。未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能互联网和脑科学交叉研究机构。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
