【神經科學】大腦如何辨別過去和現在?透過「旋轉」 區分資訊

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【神經科學】大腦如何辨別過去和現在?透過「旋轉」 區分資訊

【神經科學】大腦如何辨別過去和現在?透過「旋轉」 區分資訊

到底如何分辨過去和現在的邊界呢?近日兩名神經學家的最新研究,運用了幾何方式回答以上問題,意外地發現人類的大腦是透過「旋轉」的方式以區分感官資訊和過去的記憶。

一直以來,我們理解環境、學習、行動以及思考的能力,均有賴於感官和記憶之間連續、靈活的互動。我們必須透過感官吸收周圍世界的新資訊,而且同時保持對事件的短期記憶,大腦為了識別兩方面的區別,因此劃分了到表徵經驗的感知區域和其他皮質中樞。

兩位神經學家 Nature Neuroscience 發表了最新的研究,發現大腦會「旋轉」感知資訊,將其編碼為記憶,而同時從神經活動中提取資訊,互不干擾。

科學家在實驗中測試了老鼠的聽覺感知,讓牠們反覆聽四個和弦序列,從而建立和弦之間的關聯。當老鼠聽到一個初始和弦與另一個和弦時,便能夠預測接下來的聲音,於是科學家利用ML 分類器來分析老鼠在聆聽過程中聽覺皮層上的神經活動。結果發現,當老鼠遇到不熟悉的和弦序列時,便改變它對先前輸入的表徵。

Photo of handwritten letter from 1837, with cursive writing extending both horizontally and vertically on the page.
Source : Boston Public Library

然而大腦如何對抗外界干擾並保存正確的記憶呢?研究人員測試了另一個分類器以識別和區分過程中的記憶表徵,例如當一個意外的和弦喚起與一個更熟悉的序列之間的比較時, 神經元的啟動方式。結果,分類器顯示了一個完整的神經活動模式,並非直接去「修正」。那些記憶編碼猶如在紙上寫筆記,而當在沒有空間寫字的時候,把紙張旋轉 90 度在另一側頁邊空白處寫字,因此過去的記憶序列不會受到干擾和覆蓋。

Source:naturequantamagazine

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