美國羅徹斯特大學、華盛頓大學圣路易斯分校和貝勒醫學院通過實驗研究，驗證了大腦形成客觀認知時處理復雜且迅速變化信號的加權規則。相關論文在線發表于《自然—神經科學》上。
人們時刻經受著各種信息的轟炸，眼睛、耳朵、鼻子、舌頭和皮膚不斷地將不同甚至互相矛盾的感覺信號傳送給大腦，大腦要整合多渠道的感官信息，才能盡量精確地形成對客觀世界的認知。比如在IMAX劇場的巨幅畫面中出現了飛機轉彎的場景，你也會緊緊抓住座椅。大幅的視覺輸入信號讓你覺得自己也在動，但內耳中的平衡器卻不斷向你傳達著平衡信號，讓你知道自己正安全地坐在劇場椅子上。
以往的計算理論認為，大腦通過加權規則來預計點亮哪些神經元。最新研究不僅證明了這一理論，還對該理論進行了擴展。研究人員解釋說，單個神經元執行簡單計算，一次簡單計算就是一種加權平均，神經元必須對每種感覺賦予正確的權重。新研究為這一賦權過程提供了首個直接證據。
他們設計了一套虛擬—現實系統試驗，給志愿者提供兩個反向信號：一種是在計算機屏幕上用小點模擬的向前運動，另一種用運動平臺讓志愿者的身體產生真實運動。小點運動點的數量在隨機改變，以此改變屏幕視覺信號相對于真實運動信號對大腦的可靠度，然后讓志愿者指出自己的運動方向。
研究顯示，數百萬的神經元執行重復性相似計算時，大腦知道哪種感覺信號更加重要。“從根本上而言，大腦能把高級行為任務破解為一系列簡單的操作，讓多個神經元同時執行。”論文合著者、羅徹斯特大學腦與認知科學教授格雷戈·迪安杰利斯說。
在實驗中，他們發現神經元獲得的權重和理論預測略有差異，而這一差異正好解釋了不同志愿者在相同實驗條件下的行為差異。迪安杰利斯說：“如果能預測這些微小差異，就能在單個神經元的初級計算和各種詳細行為之間建立起聯系。”
研究人員還指出，該發現有望為老年癡呆癥或其他有關個體自感神經系統紊亂方面的疾病帶來新療法。深入理解大腦連接不同感覺信號的機制，也能幫助工程師們給機器人設計出更復雜的人造神經系統。 |
