大腦將聲音刺激轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)（藝術(shù)想象圖）。圖片來(lái)源：葡萄牙尚帕利默未知科學(xué)研究中心
科技日?qǐng)?bào)記者?張佳欣
為什么人們會(huì)根據(jù)聲音做出判斷，這時(shí)大腦究竟發(fā)生了什么？據(jù)最新一期《當(dāng)代生物學(xué)》雜志報(bào)道，來(lái)自葡萄牙尚帕利默未知科學(xué)研究中心的研究人員闡明了大腦在那一時(shí)刻可能發(fā)生的行為。他們的發(fā)現(xiàn)加深了人們對(duì)感覺(jué)信息和行為選擇如何在大腦皮層中相互交織的理解，并讓人們更接近于揭開(kāi)大腦從感知轉(zhuǎn)化到行動(dòng)的謎團(tuán)。
大腦皮層可分成不同的功能區(qū)域。感覺(jué)區(qū)域可處理來(lái)自周?chē)h(huán)境的信息，而運(yùn)動(dòng)區(qū)域則管理人們的行為。令人驚訝的是，與未來(lái)行動(dòng)相關(guān)的信號(hào)也出現(xiàn)在感覺(jué)區(qū)域。為什么這些與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信號(hào)會(huì)出現(xiàn)在感覺(jué)區(qū)域？
為此，研究人員訓(xùn)練小鼠在兩個(gè)動(dòng)作中做出選擇。與設(shè)定的閾值相比，小鼠必須判斷聲音是高還是低，并通過(guò)舔左或右兩個(gè)噴嘴之一來(lái)報(bào)告其決定。
老鼠很快就學(xué)會(huì)了這個(gè)任務(wù)。它們通常一聽(tīng)到聲音就會(huì)做出反應(yīng)。為了將與聲音相關(guān)的大腦活動(dòng)與和反應(yīng)相關(guān)的大腦活動(dòng)分開(kāi)，研究人員引入了關(guān)鍵的半秒延遲法，老鼠不得不暫緩作出決定。
經(jīng)過(guò)6個(gè)月的嚴(yán)格訓(xùn)練，研究人員終于可以在執(zhí)行任務(wù)時(shí)開(kāi)始記錄小鼠的神經(jīng)活動(dòng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與聲音檢測(cè)相關(guān)的信號(hào)出現(xiàn)得很快，衰減得也很快，在聲音出現(xiàn)后大約400毫秒就消失了，并廣泛分布在大腦皮層上。相比之下，與選擇相關(guān)的信號(hào)在決定執(zhí)行之前出現(xiàn)的時(shí)間較晚，并且集中在大腦皮層的更深層。進(jìn)一步分析揭示，對(duì)特定聲音頻率做出反應(yīng)的神經(jīng)元，在與這些聲音相關(guān)的動(dòng)作中往往也更活躍。
總編輯圈點(diǎn)
大腦源源不斷地接收著各種信息，并對(duì)其作出解讀。人們感知的世界，其實(shí)是大腦對(duì)信息加工后的結(jié)果。本文的研究試圖探討聽(tīng)覺(jué)和行動(dòng)之間的關(guān)系。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了精巧的實(shí)驗(yàn)，對(duì)小鼠進(jìn)行了嚴(yán)格的訓(xùn)練。他們記錄的神經(jīng)活動(dòng)表明，聽(tīng)覺(jué)皮層中的感覺(jué)信號(hào)與小鼠最終行動(dòng)并不直接關(guān)聯(lián)，信號(hào)很快就會(huì)消失，而選擇信號(hào)則在更晚些時(shí)候出現(xiàn)。它或許涉及其他大腦更高級(jí)區(qū)域。
