发布时间:2013-01-17 09:39 原文链接: 科学家揭示神经元如何影响决策过程

  据物理学家组织网1月16日(北京时间)报道,德国图宾根大学和马克思·普朗克生物控制学研究所等多家单位开展合作研究,揭示了在决策过程中,单个神经元在保持与其他神经元互相关联的条件下是怎样重建权重的。相关论文发表在最近出版的《自然·神经科学》杂志上。

  无论在社会生活中还是在自然界,制定决策通常都是诸多因素之间互相作用的结果。人们在做最终决定时,通常很难确定各种因素该占多大权重,即各种因素对于整个事件的重要程度。神经科学家也面临着类似问题,因为决定总是要由大脑神经元来做。

  比如,当我们看到对面街上某个人很像是自己的老朋友,这一信息会通过大量神经元输入大脑。但在这些神经元中,哪些神经元是把信息传输到高级脑区的关键?哪些神经元决定了这个人是谁?哪些决定了我们是否过去跟他招手问好?图宾根大学沃纳·雷查德综合神经科学中心教授马蒂亚·贝斯杰领导的研究小组开发出一种方程,让人们能算出一个感知神经元在决策过程中的重要程度。

  研究人员解释说,就像一个人如果获得了与犯罪有关的内幕消息,他就会被认为是可疑的,如果某个感知神经元的活动包含了与最终决策有关的信息,也会被认为在决策中起到某种作用,一个神经元就像是一个人。按照这种方式,决策问题就变成了神经元之间不断的通讯。一个与决策无关的神经元,可能只是简单地从邻居那里接受信息,而“加入”到会谈中。事实上,邻居神经元发送的关键信号被传给了大脑的高级决策区。

  研究人员对这一过程进行分析处理,不仅考虑了每个神经元的活动中所包含的信息,而且考虑了神经元之间的通讯,并由此开发出一种新方程,能确定神经元的读取权重是怎样获得的,即解码策略,并确定是少量神经元携带了大量有关决策的信息,还是在大量互相连接的神经元中包含了这些信息。

  研究人员指出,他们还开发出一种测试方法,在不知道某个神经元与其他神经元有何关联的情况下,能确定其解码权重对于一项任务而言是否最优,这让人们有可能分析一些更基本的问题,即在大脑利用信息做出的决策中,哪条决策路径是最优的,哪条路径次之。

相关文章

Science+Cell子刊:大脑生物钟和外周生物钟之间的同步,可预防衰老

日升月落,晨昏交替,这些自然节律深刻影响着地球生命,形成了昼夜节律,即俗称的生物钟。生物钟最早于1970年代发现,是生物为了适应地球自转产生的昼夜更替而形成的一种节律性生命活动,这个无形的“时钟”精密......

小而精,科学家绘制大脑皮层神经元三维图谱

研究人员以惊人的细节绘制了人类大脑的一小部分,由此产生的细胞图谱近日发表于《科学》,并可在网上获取。图谱揭示了被称为神经元的脑细胞、围绕自身形成结的细胞,以及几乎互为镜像的成对神经元之间的新连接模式。......

难怪久坐容易痴呆Science首次发现大脑里有大量缺氧区

意识在脑血流停止的几秒钟内消失。大脑不能储存氧气,氧化磷酸化的中断在几分钟内是致命的。然而,关于生理条件下皮质部分氧张力(Po2)动力学的知识还只是初步的。2024年3月28日,哥本哈根大学Maike......

人类神经元研究新模型面世

美国威尔·康奈尔医学院科学家开发出一种创新性人类神经元模型,详细模拟了tau蛋白聚集体在大脑内的传播,这一过程会导致阿尔茨海默病和额颞叶痴呆症患者认知能力下降。新模型有助科学家找到可能阻断tau蛋白传......

大脑衰老最易受3种危险因素影响

人脑中有一个“弱点”,这是一个特定的高阶区域网络,不仅在青春期后期发育,而且在老年时也表现出较早的退化。发表在《自然·通讯》上的一项新研究发现,这个大脑网络特别容易受到精神分裂症和阿尔茨海默病的影响。......

饭后想吃零食或因神经元过度活跃

Vgatl/vlPAG细胞编码食物和饮食方式。图片来源:《自然通讯》那些在吃完一顿饱饭后不久就在冰箱里翻找零食的人,可能不是胃口好,而是因为寻找食物的神经元过度活跃的缘故。美国加州大学洛杉矶分校心理学......

人类大脑已保存千万年

在所有其他软组织都已分解的情况下,大脑器官却保存了下来——一项对自然保存了数百年或数千年的人类大脑的研究发现了1300多个这样的案例,其中一些大脑有1.2万余年的历史。3月20日,相关成果发表于《英国......

《自然》:眼睛竟是大脑的免疫屏障

人们说眼睛是心灵的窗户,我们用眼睛观察世界,也用眼睛表达爱慕、喜悦、冷漠和厌倦。除了主观上的情感外溢,从解剖学的角度来说,眼睛是中枢神经系统的延伸,在分子和细胞水平上与大脑有许多相似之处。借助眼睛这个......

Brain:科学家识别出参与阿尔兹海默病中神经元易感性发生的关键基因

神经变性疾病早期阶段的特征是离散脑细胞群中蛋白质的积累以及这些脑细胞的退化,对于大多数疾病而言,这种选择性的易感性模式是无法解释的,但其对于病理性机制或许能提供重要的见解。阿尔兹海默病是世界上主要的痴......

Science:新研究揭示大脑如何形成环境地图的机制

清晨,当你走进厨房时,你很容易确定自己的方向。为了煮咖啡,你会走近一个特定的位置。也许你会走进储藏室,快速吃点早餐,然后走向汽车,驶向工作地点。来自美国贝勒医学院、斯坦福大学和合作机构的神经科学家对这......