探索学习背后的信号：实验室发现大脑的感官处

斯坦利说：“这一区域是大脑皮层接收这些信号的第一部分，所以好像所有的东西都被传送到了那里。”“这只是冰山一角，深入大脑皮层是更高层次的事情应该发生的地方，认知的事情需要做出决定。”

你的大脑正在处理来自外部世界的新感觉乐器的感觉、声音和外观并根据这些感觉信号决定你的肌肉接下来应该做什么。当你获得经验时，你会感受到音乐的微妙之处。

他说：“如果我们能够利用这一点，并以某种方式对其进行操作，我们或许能够加强学习。”“如果我们能够理解这一现象，我们或许能够影响人们的学习方式，使之更快更好。”

神经工程师加勒特·斯坦利说：“我们在某件事上做得更好，经验更丰富，它更像是一种反射，而不是我们思考的东西。”

考虑到这一点，斯坦利的实验室仔细研究了与小鼠适应性行为相关的神经信号，他们的发现可能是朝着改善和加快学习的新策略迈出的第一步。这项研究发表在1月27日的《自然通讯》杂志上，研究表明，大脑中传统上被认为是基本感觉信号中心的一个区域——初级躯体感觉皮层——在决策过程中发挥着更深层次的作用，是大脑适应框架的一部分，随着个体获得经验，该框架促进了灵活的行为。

研究人员设计了一系列心理物理实验来评估这些老鼠，观察它们在不断变化的环境中是如何运作的，对胡须刺激做出反应，获得奖励，适应不断变化的刺激。他们测量了动物相关的潜在神经信号。

韦布林格说：“我们发现，[S1]大脑区域实际上会随着时间的推移而改变其活动。”“我们只是不断地记录、训练和记录，在几周和几个月的时间里，我们在老鼠身上看到了一种依赖经验的效果。动物对不断变化的感觉环境越有经验，大脑区域的变化和适应就越多。”

当你开始学习如何做一些新的事情时，比如挥动网球拍或演奏乐器，最简单的任务可能会感到困难。

S1不仅是对触觉刺激的预处理，并产生与基本任务相关的初级神经元信号，它还传递在动态变化的环境中适应行为所需的更复杂的信号。

和初级躯体感觉皮层一样，这项研究也只是冰山一角。但威布林格说，这给了研究团队一个新的假设：“当你对某件事变得更有经验时，这些更高层次的功能可能会更早出现，它们在大脑的层次结构中向下移动。”

这项研究的主要作者、博士后研究员克里斯蒂安·韦布林格将初级躯体感觉皮层（S1）描述为大脑的一个“早期”区域，外部世界的触觉刺激在这里到达。韦布林格说：“S1被特别认为是以一种基本的方式预处理刺激。”“传统上，它与更复杂的、与长期适应策略有关的神经过程没有关联。”

但科学家长期以来一直推测，这个早期区域可能在更高层次的功能中发挥关键作用，它是跨越不同大脑结构的更大框架的一部分。这是一个主要停留在概念和理论上的想法，几乎没有实验证据支持。斯坦利实验室现在有了一些证据。

为了测量接受过高度训练的小鼠的大脑活动，该团队在体内使用了基因编码的电压成像技术，这些小鼠在不断变化的刺激下进行学习任务。这使得研究人员能够无创地记录大脑信号，跟踪大脑中的电压敏感荧光蛋白。

斯坦利说，接下来是对其他大脑区域的进一步研究。他想了解起源于我们身体之外的信息流，以及随着我们获得经验而在我们大脑层次中移动的信息流。

文章来源：《信号处理》 网址: http://www.xhclzz.cn/zonghexinwen/2022/0623/697.html