我们的大脑如何支配我们的感官
科学家们早就知道，当声音很微弱或在远处透过雾看到物体时，重复这些微弱或模糊的感官“输入”可能会导致同一大脑内的不同感知。12月7日，该杂志在线报道了这项新研究的结果自然神经科学他们已经确定了小鼠的大脑过程，这可能有助于解释这些差异是如何发生的。
约翰霍普金斯大学医学院神经科学助理教授、高级研究员丹尼尔·奥康纳博士说:“在日常生活中，我们无时无刻不在经历微弱的刺激。”“我听到有人叫我的名字了吗?你闻到烟味了吗?前方是绿洲还是海市蜃楼?当大脑通过感官接收微弱的信息，它可以以多种方式解释这些信息，我们想了解是什么决定了最终的感知。”
为了找到答案，奥康纳和他的团队使用了一个简单的模型:轻轻挠一根老鼠的胡须，这是许多动物共同的感觉器官。“这种刺激很微弱，有时老鼠他们能察觉到，但有时却没有，”奥康纳解释道。“为什么?”
为了得到答案，研究人员必须训练老鼠表明它们什么时候感到痒痒。首先，他们把老鼠安置在一个水柱附近。在他们挠了老鼠的胡须之后，他们给了老鼠一个“奖励”，从喷口里拿了一点水。如果连胡须都不痒，就不喝水。因此，老鼠学会了只有在感知到胡须挠痒后才舔壶嘴。
奥康纳的团队成员使用高分辨率显微镜和一种工程蛋白，当神经细胞活跃时，这种蛋白会发出荧光活动大脑中负责感觉触觉的部分有数百个神经元。然后他们将这些数据与动物的舔舐反应配对。对灵长类动物的研究已经表明，大脑皮层的主要感觉区域的活动与感知是一致的，他们在老鼠身上也发现了这一点。当老鼠正确感知到挠痒痒并舔了舔壶嘴(“命中”)时，大脑皮层的活动水平比它们没有感知到挠痒痒(“错过”)时要高。
“大脑皮层对完全相同的刺激的反应并不总是相同的，但它与动物的舔食有关，”奥康纳说。
那么，为什么在刺激相同的情况下，反应会有所不同呢?研究人员开始通过监测连接到单个胡须的神经元的活动来寻找答案。这些神经元对所有挠痒的反应都是一样的，不管老鼠是否感觉到。
然而，在第一批神经元对挠痒痒做出反应后，信号传导到脑干，然后传递到大脑的另一部分——丘脑。因此，研究小组在那里重复了活动监测，并在命中试验期间看到了神经元活动强度的小而短暂的增加。不过，研究小组认为，这种反应似乎太小、太短暂，不可能导致大脑皮层中出现更大、更长的撞击信号。
为了更清楚地了解这两种信号模式之间的关系，科学家们使用一束光人为地增强了从丘脑发送到皮层的信号，但即使是强光也只能在皮层产生微弱的活动峰值，并不能帮助小鼠感知胡须挠痒。
最后，他们回到大脑皮层，寻找变异的原因。他们之前的实验主要集中在大脑皮层的主要感觉区域(S1)。然而，在大脑深处，另一组神经元参与感知、认知和记忆的“高级”方面(S2)。当科学家们监测到这些S2的活动“向后”发送时神经元对于S1组，他们看到的模式确实预测并与动物的感知一致。
“这意味着，”奥康纳说，“S1的活动是由S2塑造的，这一发现为我们从心理学上的理解增加了细胞细节，即我们所感知的不是仅仅基于感官输入的固定事物，而是受到我们以前的经验和大脑当前状态的影响。”
奥康纳说，还需要更多的研究来确定到底是什么导致了S2信号的差异。他预计，“一系列”因素将被确定，包括记忆和大脑所关注的内容。
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