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谷仓猫头鹰帮助解释大脑如何引起注意

通过研究仓,约翰·霍普金斯大学的科学家认为,他们已经迈出了重要的一步,以解决大脑如何选择最应引起注意的长期谜团。

这一发现作为最新一期《细胞报告》杂志的封面文章,很可能适用于包括人类在内的所有动物,并为患有注意力缺陷/多动症的人的大脑出了什么问题提供了新的见解。

“世界上有上百万种东西轰炸我们的眼睛,我们的耳朵,我们的皮肤和其他感觉器官。在所有这些东西中,我们最需要在任何时刻关注的特定信息是什么。我们的行为?”合著者约翰·霍普金斯大学神经科学家Shreesh Mysore说。“我们的工作为大脑如何解决该问题的关键部分提供了一个非常漂亮的答案。”

尽管科学家研究动物的前脑已有数十年的历史,但他们并未找到关于大脑如何决定要注意的问题的好答案。研究人员决定转而研究中脑,这是从鱼类和哺乳动物到鸟类和人类的所有事物中发现的大脑中一个进化上较老的部分。

迈索尔说:“所有动物都需要注意可能影响我们生存的物质,但我们并不是所有人都有高度发达的前脑。”他也是心理学和脑科学的助理教授。

研究人员选择猫头鹰进行研究是因为它们不仅具有清晰的视觉和听觉,而且像所有鸟类一样,它们的中脑组织方式相对较容易跟踪特定神经元的活动。

在这里,研究人员在监视器上显示了15只猫头鹰的视觉刺激,同时测量了中脑中单个神经元的活动。

他们发现令人困惑和意外。尽管单个神经元通常在地形上对视觉空间进行编码,这意味着相邻的神经元对世界上相邻区域的空间进行编码,但在这里,他们发现单个神经元对多个位置的口袋做出反应,有时距离很远。

为了弄清楚为什么这些神经元加倍甚至增加三倍,电子和计算机工程博士学位的主要作者Nagaraj Mahajan设计了一个模型。他发现,如果无论视觉输入来自何处,神经元都需要发信号通知世界上最重要的位置,那么它们在控制代谢和布线成本的同时对空间进行编码的唯一可能方法就是,神经元的数量要少于神经元的位置。世界,每个神经元编码多个不同的位置。真正的猫头鹰大脑几乎完美地匹配了这些计算预测。

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