振荡频率可能决定了大脑中基本的感知过程

重要的是节奏
类似于无线电接收器如何识别信号来源的无线电发射器(嵌入在右下角),我们大脑的高级区域根据其特征频率区分神经输入活动的来源。在人脑的绘图中,a和B分别表示用于分析颜色和运动方向信息的大脑区域,C表示将关于个体视觉特征的信息组合成对视觉对象的统一感知的高级大脑区域。在本例中,履带式滑翔机的颜色和运动方向分别在A区和B区进行分析,然后在C区进行组合,形成我们对滑翔机所有特征的单一感知。图源:德国灵长类动物中心

专注于重要的事情是大脑的主要任务之一。但是我们怎样才能把重要的和不重要的区分开来呢?人们早就知道,振荡神经活动是哺乳动物大脑注意选择的关键因素。来自Göttingen的德国灵长类动物中心和墨尔本大学的科学家们现在已经研究了这是如何工作的。他们发现,将频率较低的振荡与频率较高的振荡相结合,可以对大脑进行微调,从而为更高的认知功能(如选择性注意)奠定基础。

与直觉相反,人们感知现实世界的精确度在时间上是不稳定的;相反,它在每秒几次高精度和低精度状态之间有节奏地波动。这些波动是随着大脑中有节奏的电活动而发生的.大脑的电节律在不同的频率范围内,从1到250赫兹。大脑利用这些频率来调节在不同的大脑区域之间传递。来自德国哥廷根的德国灵长类动物中心和澳大利亚墨尔本大学的一组神经科学家对这一主题的证据进行了批判性的审查,并展示了这些频率如何决定大脑中的基本感知过程。

跨频率耦合使选择性注意成为可能

在整个大脑区域观察到的一个基本现象是,较慢的节奏(大约4到8赫兹)会调节较快节奏(大约40到80赫兹)的强度。这就是所谓的交叉耦合。根据皮层区域及其对行为的功能,相互耦合的频率对各不相同。在某些情况下,注意力可能会导致神经细胞变得不同步,使它们能够携带不同的信息,比如当一种弦乐器演奏出与管弦乐队其他乐器不同的旋律时。在其他情况下,注意力可能会导致大量神经元的激活,以最大化其影响。“这两种不同的功能可能是通过交叉频率耦合在大脑中组织起来的,”作者之一Moein Esghaei说。

区分不同类型的信息

大脑中同时存在的不同频段也有助于标记到达同一大脑区域的不同形式的信息,例如,空中飞行的悬挂式滑翔机的颜色和方向。“我们的大脑将关于颜色和运动的信息通过不同频率传送到更高阶就像电信系统向同一个接收器传输不同类型的信息一样,”Moein Esghaei说。

了解神经系统疾病

“神经元网络的节律性活动在大脑中起着至关重要的作用德国灵长类动物研究中心认知神经科学实验室主任、合著者斯蒂芬·特鲁总结道。“了解这些活动模式是如何相互作用和控制的,不仅有助于我们更好地理解知觉的神经基础,还可能有助于阐明神经疾病中的一些感知缺陷,如阅读障碍、多动症和精神分裂症。”

更多信息:Moein Esghaei等,振荡神经活动的动态耦合及其在视觉注意中的作用,神经科学发展趋势(2022)。DOI: 10.1016 / j.tins.2022.01.003

引用:振荡频率可能决定大脑的基本感知过程(2022,2月22日),检索自2023年2月11日//www.pyrotek-europe.com/news/2022-02-oscillation-frequencies-fundamental-perceptual-brain.html
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