大腦「編碼」時間和經歷之謎揭示可為醫療及AI領域研究確定新方向
美國加州大學洛杉磯分校健康中心領導了一項前沿性研究——人類大腦究竟如何「編碼」並理解時間及經歷的信息。這項成果為神經科學領域的一個基本謎團帶來了答案,也可用於開發神經假體裝置,為未來醫療和人工智慧(AI)領域帶來新的研究方向。相關論文發表在25日的《自然》雜誌。
科學家曾利用腦部記錄和神經成像來探索大腦如何處理空間導航,結果表明,人類大腦的海馬體和內嗅皮質兩個區域都發揮了關鍵作用。進一步研究發現,類似神經活動還可代表非空間體驗,如時間、聲音頻率和物體特徵。
在新研究中,團隊招募了17名難治性癲癇患者。他們的大腦中曾植入深部電極以接受臨床治療。團隊為參與者設計了一項涉及行為任務、模式識別和圖像排序的複雜任務,在整個過程中,團隊記錄了他們的神經活動。
由於這次直接記錄了人類單一神經元的活動,團隊得以發現特定類型腦細胞的放電方式,這能反映出一個人經歷事件的順序和結構。當體驗結束後,大腦會保留這些獨特的放電模式,並在休息時快速重現。不僅如此,大腦還能憑藉這些習得的模式,為未來將接受的刺激做好準備。
這項發現首次提供了證據,證明特定腦細胞是如何整合時間與經歷訊息,並對其提取和保留的。新研究的另一項開創性發現是,人類海馬體和內嗅皮層中的一種“概念細胞”,會對特定的個體、地點或不同的物體作出反應,這似乎成為了人們記憶能力的基礎。
對大腦來說,空間和時間這兩個訊息類型截然不同,而這項研究首次向人們展示了大腦如何使用類似的機制來表達不同的訊息,這一重大發現為神經科學的發展開闢了新的道路。