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深圳科学家破译“选择”背后的大脑机制 论文被美国《科学》在线发表

2018-10-27 22:40 | 海峡网 |
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深圳科学家破译“选择”背后的大脑机制 论文被美国《科学》在线发表

荧光标记的丘脑室旁核

  北京时间26日凌晨,国际顶级学术期刊《科学》(《Science》)在线发表了一篇来自深圳科学家的科研成果,首次破译了人们做出选择背后的大脑机制。中国科学院深圳先进技术研究院研究员朱英杰与美国斯坦福大学生物系教授陈晓科合作发现,大脑存在一个动态评估外界信息重要性的关键脑区——丘脑室旁核(PVT),该脑区能够在不同环境和生理状态下评估事件的重要性,从而帮助我们做出恰当选择。

  这篇发表在《科学》上的科研成果标题为“Dynamic salience processing in paraventricular thalamus gates associative learning”(丘脑室旁核的动态评估重要性机制控制联合性学习)。朱英杰是论文第一作者,陈晓科是论文通讯作者。朱英杰26日接受了广州日报全媒体记者的专访。

深圳科学家破译“选择”背后的大脑机制 论文被美国《科学》在线发表

朱英杰研究员

  大脑PVT

  评估信息重要性

  在这项研究中,朱英杰等科研人员利用光遗传学技术结合电生理和光纤记录技术,首次发现大脑存在一群神经元能够编码外界信息的重要性(即生物学显著性),这些神经元的活动能够动态地反映外界刺激的重要性随内在生理状态和外部环境而变化的事实,从而控制着学习能力。

  朱英杰设计了一个实验。他首先训练小鼠进行嗅觉巴浦洛夫条件性学习,将不同的气味刺激跟奖赏(水)或者惩罚(吹气或电击)偶联起来,发现位于大脑中部的丘脑室旁核(PVT)神经元能够被重要的事件所激活,无论是奖赏还是惩罚性刺激都能激活PVT。

  朱英杰表示,“这部分神经元显示了大脑在面对不同信息时会产生自己对重要性的判断。”实验证明,外界刺激的重要性不仅取决于刺激本身的物理特征,也跟动物的内在生理状态和所处的外部环境有关,PVT神经元的活动能够根据动物内在生理状态和外部环境,动态地反映了动物对重要性的判断。

  研究发现影响学习和记忆的重要神经机制

  昨日,朱英杰在接受广州日报全媒体记者采访时表示,在活动的动物上进行多通道电生理记录技术,对于他来说也是头一遭。

  2016年实验开始时,他遇到了很多技术上的困难,比方说小鼠运动时带来的电噪音太大。因此他不得不跑到其他实验室虚心求教,自己制作电极、进行电镀、调整参考电极和地线,花了一两个月的时间才解决这个技术难题。

  而且,由于他们开始选择的是光纤记录技术,虽然也能看到类似的现象,但由于该技术无法达到单细胞分辨率,不够细致,因此他们又额外花了半年时间,用分辨率更高的电生理记录技术再次验证了这一现象。

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