研究者破解部份神经元编码 Researchers crack part of the neuronal code http://www.physorg.com/news180694657.html December 22, 2009 (PhysOrg.com) -- 瘫痪病患的义肢、与失去所有正常沟通能力的患者交流 -- 这些期望 对现代脑研究而言很高。然而，这样的脑部--机械界面（cyborgs）需要一套完整的字典 ，在它的帮助下，脑部的活动能成功地被翻译成渴望、构想与运动计画。 位於德国 Frankfurt，Max Planck Institute for Brain Research 的科学家协同来自 Graz 科技大学的同僚在实现这件事上成功向前跨出一步。他们证明脑中早期处理阶段会 在一段延伸的期间内收集资讯。 脑部如何储存来自感觉刺激的详细资讯呢？研究者对於脑部某些区域的活动能解读多少呢 ？目前的发现证实了一项新的理论。到目前为止，科学家已假设，脑中资讯处理的早期阶 段会逐步发生，即某种刺激会以一种如输送带般的次序，在另一刺激之後被处理。现在得 要修正这种想法。一如来自 Max Planck Institute for Brain Research 的 Danko Nikolic 及其奥地利同僚 Wolfgang Maass 以及 Stefan Hausler 所证明的：早期脑部区 域中的活动需要若干时候以前所产生的刺激。"脑如同一罐被扔石头进去的水般运作，结 果，产生了波，" Nikolic 解释。"这些波会重叠，但诸如「有多少石头被扔进罐内」以 及「它们何时被扔进去」之类的资讯会被保留，结果导致液体的复杂活动图案（patterns ）。 脑部无疑能使这些资讯便於使用，举例来说，叠加（superimpose）连续看见的影像。影 像连续影响的持续时间与强度，正好被视为与某种非常详细的视觉记忆相关，该记忆亦被 称为映像记忆（iconic memory）。如果你看见某种影像并立刻闭上眼睛，之後在一段短 暂时间内你仍能看见它。那也许位於主要视觉皮质（primary visual cortex）中。 研究者「读取」脑部活动 科学家们将字母秀给猫看，同时电极记录下动物脑中主要视觉皮质处，高达 100 个细胞 的活动。来自 Graz 的团队创造出电脑模拟的神经元以解释这些讯号。基於神经元的活动 ，科学家们能够断定猫咪们刚才看了哪个字母。在一段短暂的训练期间後，这些经过模拟 的细胞能提供非常可靠的视觉刺激已处理的指示。研究者们接着改变字母，变更它们呈现 的持续时间，或着它们之间的暂停。他们接着试着再次预测猫咪们看见了哪些字母，以及 在不久前所看见的字母。所获得的这些结果支持「波理论」：除了正好看见的影像之外， 神经元也传送关於先前曾见过影像的资讯。 在大量建构之後，研究者想要确认涉及最多资讯的脑部活动层面。如同声调（tone）一样 ，抑扬顿挫（cadence）或单字本身在不同语言中带有含意，脑部的语言也能有所本，例 如，基於反应的强度或精准时机。为了建立这个，科学家们使时间的精确度（temporal precision）模糊难辨并观察这些模拟细胞的预知能力（predictive power）如何变化。 没有了时间资讯，此能力出现持续的缩减。因此，脑部很明显地将关於某一刺激的资讯， 同时以神经回应的强度以及精确时态结构进行编码。（Hence, the brain clearly codes the information about a stimulus in terms of both the intensity and the precise temporal structure of the neuronal responses.） 这些研究者格外欢迎这项事实：模拟细胞在其结构上相对简单，但仍能提供令人满意的结 果。"当我们为评估程式创造出一套更复杂的设计时，读取的品质仅少量改变。这使得人 造义肢的开发任务更为容易，" Nikolic 表示。 ※ 相关报导： ＊ Distributed fading memory for stimulus properties in the primary visual cortex http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1000260 Danko Nikolic, Stefan Hausler, Wolf Singer, Wolfgang Maass PLoS Biol 7(12): e1000260. Published: December 22, 2009 doi: 10.1371/journal.pbio.1000260 -- 原始网址： http://only-perception.blogspot.com/2009/12/blog-post_29.html --

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