大腦推理神經過程首次闡明
美國哥倫比亞大學祖克曼研究所、西達賽奈醫療中心團隊此次對17名癲癇患者的3000多個神經元進行了腦電記錄,這些志愿者在醫院接受了侵入性監測以確定疾病發作源。該數據集幫助團隊首次監測了腦細胞進行推理的全過程。
團隊發布了一個簡單推理任務并同時記錄神經元活動。任務中,參與者通過反復試驗發現圖像與按下左鍵或右鍵之間的關聯。一旦參與者學會了一組圖像的關聯,團隊就會立即切換聯系。
切換后,參與者會作出錯誤判斷,但他們也能快速意識到所有圖像按鈕關系均已改變,進而推斷出新的規則。這項實驗任務所涉及的大腦處理過程,在現實生活中也經常出現。
研究中,團隊揭示了推理、推斷、計劃甚至調節情緒這些思維在神經元活動中的物理表達。他們利用精心設計的AI工具,整合了此前神經元的記錄,將參與者大腦活動轉化為幾何形狀。這些形狀占據了驚人的數千個維度,而不是人們熟悉的三維(3D)呈現。
團隊表示,這些高維幾何形狀甚至無法在計算機顯示器上看到,但他們可使用數學技術在3D演示中看到它們的簡化版本。
團隊發現大腦在推理成功和不成功時活動形狀有明顯差異。此外,他們確認了海馬體不僅是描繪了物理空間的“神經地圖”,還構建了與推理和學習相關的“認知地圖”。
該研究使科學家首次了解大腦如何讓人類靈活地學習和執行任務,并應對不斷變化的條件和經歷。研究成果有助于引導科學家找到干預措施,治療與記憶和決策缺陷有關的神經和精神疾病。
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責任編輯:孫知兵
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