家具城里的各式家具,我們?yōu)楹文芎敛毁M(fèi)力地判斷出床,、椅子和桌子?4月10日獲悉,華東師大科研人員在小鼠大腦發(fā)現(xiàn)能編碼“窩”概念的腦細(xì)胞,,這一發(fā)現(xiàn)對(duì)研究人類大腦的抽象概念及高級(jí)認(rèn)知功能具有指導(dǎo)意義。該研究成果發(fā)表于近日出版的《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》,。
日常生活中的許多物品,,雖然不一定見(jiàn)過(guò),但依靠大腦的抽象概括能力,,我們能作出正確判斷,,從而產(chǎn)生相應(yīng)合適的行為??梢?jiàn),,抽象概念在指導(dǎo)人們的日常行為中具有重要作用。
抽象概念在大腦中如何形成,?華東師大腦功能基因組學(xué)研究所林龍年與錢卓,,研究了小鼠對(duì)“窩”概念的神經(jīng)編碼機(jī)制,。他們運(yùn)用先進(jìn)的多通道在體記錄技術(shù),即用世界上最輕巧的精細(xì)微電極推進(jìn)器,,把96根比頭發(fā)還細(xì)得多的微電極插入小鼠“海馬”腦區(qū),。戴在小鼠頭頂?shù)?ldquo;電極帽”傳送神經(jīng)元?jiǎng)討B(tài),研究人員可以成功記錄到多達(dá)幾百個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)情況,。記錄顯示,,在小鼠大腦有些特定腦細(xì)胞,對(duì)它自己睡覺(jué)的“窩”有特定反應(yīng),。研究人員把這些腦細(xì)胞命名為“窩細(xì)胞”,。
一系列實(shí)驗(yàn)顯示出許多有趣現(xiàn)象。研究人員給小鼠呈現(xiàn)不同形狀的新“窩”,,比如圓形,、方形或三角形,這些“窩細(xì)胞”都有很好的反應(yīng),;用紙板,、塑料、金屬和棉花等不同材料制作的新“窩”,,也能引起“窩細(xì)胞”的反應(yīng),,雖然這些新“窩”小鼠以前從沒(méi)見(jiàn)過(guò)。實(shí)驗(yàn)表明,,小鼠大腦“窩細(xì)胞”對(duì)“窩”的反應(yīng),,并不依賴于各種“窩”的具體形狀、質(zhì)地,、味道等屬性,,而體現(xiàn)出一種編碼“窩”概念的特點(diǎn)。
“窩細(xì)胞”到底是如何來(lái)編碼“窩”概念的,?研究人員為此又設(shè)計(jì)了一些實(shí)驗(yàn),。其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)是給小鼠呈現(xiàn)一個(gè)在地面上凹下去的“窩”,另一個(gè)實(shí)驗(yàn)是把“窩”放在一塊透明的玻璃板下,,結(jié)果“窩細(xì)胞”對(duì)前者仍有反應(yīng),而對(duì)后者卻沒(méi)有反應(yīng),。這說(shuō)明小鼠對(duì)“窩”概念的編碼,,是通過(guò)對(duì)該物體的潛在功能的探索而形成的。也就是說(shuō),,只要物體能提供一個(gè)舒適安全,、大小合適的空間,小鼠大腦內(nèi)的“窩細(xì)胞”就會(huì)被激活,,小鼠就會(huì)把它當(dāng)作可以睡覺(jué)的“窩”,,而不在乎這個(gè)“窩”的一些其它物理屬性,。這一神經(jīng)編碼過(guò)程,反映了大腦對(duì)日常生活中各類物體形成抽象概念的神經(jīng)機(jī)制,。
該研究課題是在國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目“利用模式動(dòng)物研究高級(jí)認(rèn)知機(jī)理”資助下完成的,,也得到了教育部、上海市科委和國(guó)家自然科學(xué)基金的大力支持,,同時(shí)也是華東師大腦功能基因組學(xué)研究所兩年前在記憶編碼研究領(lǐng)域取得突破后,,在腦高級(jí)認(rèn)知研究領(lǐng)域獲得的又一項(xiàng)重要進(jìn)展。