写于 2018-11-21 05:20:05| 千赢国际登录| 娱乐
<p>图片来源:Christine Daniloff /麻省理工学院麻省理工学院的一项新研究提供了替代计时系统的证据,该系统依赖于负责产生特定动作的神经元</p><p>根据所需的时间间隔,这些神经元压缩或延伸它们产生行为所采取的步骤在特定时间,时间对于演奏乐器,挥动棒球棒和许多其他活动至关重要神经科学家已经提出了大脑如何实现对时间的精确控制的几种模型,最突出的是有一个集中时钟或大脑中的起搏器,为整个大脑留出时间然而,麻省理工学院研究人员的一项新研究提供了替代计时系统的证据,该系统依赖于负责产生特定动作的神经元</p><p>根据所需的时间间隔,这些神经元压缩或延长他们在特定时间生成行为的步骤“我们发现的是这是一个非常活跃的过程大脑并非被动地等待钟表到达某一特定点,“麻省理工学院麦戈文脑研究所成员罗伯特·斯旺森生命科学职业发展教授,高级学生Mehrdad Jazayeri说</p><p>该研究的作者麻省理工学院博士后王敬和前博士后Devika Narain是该论文的主要作者,该论文刊登于12月4日出版的“自然神经科学”研究生Eghbal Hosseini也是该论文的作者</p><p>灵活控制最早的模型之一时间控制,称为时钟累加器模型,建议大脑有一个内部时钟或起搏器,为大脑的其余部分保留时间</p><p>此模型的后期变化表明,大脑不是使用中央起搏器,而是通过跟踪来测量时间不同脑波频率之间的同步虽然这些时钟模型具有直观的吸引力,Jazayeri说,“它们与wha不匹配大脑做“没有人找到集中时钟的证据,Jazayeri和其他人想知道控制需要精确计时的行为的大脑部分是否可以自己执行计时功能”人们现在质疑大脑为什么要花费时间和能量产生时钟并不总是需要对于某些行为你需要做时间,所以也许大脑中提供这些功能的部分也可以进行计时,“他说为了探索这种可能性,研究人员记录了神经元活动来自动物的三个脑区,因为它们以两个不同的时间间隔执行任务 - 850毫秒或1,500毫秒研究人员在这些间隔期间发现了一种复杂的神经活动模式一些神经元发射得更快,一些发射得更慢,一些已经开始振荡振荡更快或更慢然而,研究人员的关键发现是无论神经元的反应是什么,都是这样的h他们调整活动取决于所需的时间间隔在任何时间点,神经元的集合处于特定的“神经状态”,随着时间的推移,每个神经元以不同的方式改变其活动时,神经元会发生变化</p><p>整个系统必须达到一个确定的最终状态研究人员发现神经元总是沿着相同的轨迹从它们的初始状态走到这个最终状态,无论间隔是什么,唯一改变的是神经元走过这条轨迹的速度</p><p>所需的间隔时间更长,这条轨迹被“拉伸”,意味着神经元需要更多的时间才能进化到最终状态当间隔较短时,轨迹被压缩“我们发现的是大脑在不改变轨迹的时候区间变化,它只是改变了从最初的内部状态到最终状态的速度,“Jazayeri说,行为教授Dean Buonomano加利福尼亚大学洛杉矶分校的紫外神经科学研究表示,这项研究“提供了美丽的证据,证明时间是大脑中的分布式过程 - 也就是说,没有单一的主时钟”“这项工作也支持大脑所做的观念没有时间使用类似时钟的机制,而是依赖于神经回路固有的动力学,并且随着这些动态增加和减少速度,动物移动得更快或更慢,“没有参与研究的Buonomano补充说</p><p> 神经网络研究人员将他们的研究重点放在连接三个区域的脑环上:背内侧额叶皮层,尾状核和丘脑他们在背内侧额叶皮层中发现了这种独特的神经模式,这种神经模式涉及许多认知过程,尾状核这涉及到运动控制,抑制和某些类型的学习但是,在传递运动和感觉信号的丘脑中,他们发现了一种不同的模式:不是改变其轨迹的速度,许多神经元只是增加或降低了他们的射击率,取决于所需的间隔时间Jazayeri说这一发现与丘脑指示皮层如何调整其活动以产生一定间隔的可能性一致研究人员还创建了一个计算机模型来帮助他们进一步理解这一点现象他们从一个以随机方式连接在一起的数百个神经元的模型开始,然后训练它到perfo这是他们用来训练动物的相同间隔生成任务,没有提供关于模型应该如何执行任务的指导他们发现这些神经网络最终使用他们在动物大脑数据中观察到的相同策略一个关键的发现是这种策略只有在一些神经元具有非线性活动时才有效 - 也就是说,随着输入的增加,它们的输出强度不会不断增加相反,当它们接收更多输入时,它们的输出增长速度较慢Jazayeri现在希望探索进一步说明大脑如何产生在不同时间间隔内看到的神经模式,以及我们的期望如何影响我们产生不同间隔的能力该研究由荷兰科学组织,国立卫生研究院,斯隆基金会的Rubicon Grant资助,克林根斯坦基金会,西蒙斯基金会,感觉运动神经工程中心和麦戈文研究所离子:Jing Wang等,“通过皮质反应的时间缩放灵活计时”,Nature Neuroscience(2017)doi:101038 / s41593-017-0028-6来源:Anne Trafton,