有些神经元在加法时是活跃的,有些神经元在减法时是活跃的

2022-02-17 17:06:19

通过将超细电极植入癫痫患者的颞叶,研究人员可以可视化大脑区域的活动。

大多数小学生可能已经知道三个苹果加两个苹果加起来就是五个苹果。然而,在这样的计算过程中,大脑中发生了什么仍然是个未知数。波恩大学和图宾根大学目前的研究揭示了这个问题。

研究人员受益于波恩大学医院癫痫科的一个特色。它专门研究癫痫患者大脑的外科手术。在一些患者中,癫痫发作总是起源于大脑的同一区域。为了精确定位这个缺陷区域,医生在病人体内植入了几个电极。这些探针可以用来精确地确定痉挛的起源。此外,单个神经元的活动可以通过接线来测量。

五名女性和四名男性参与了这项研究。他们将电极植入所谓的大脑颞叶,以记录神经细胞的活动。同时,参与者必须完成简单的算术任务"我们发现不同的神经元在加法时比减法时兴奋;波恩大学医院癫痫科的Florian Mormann教授解释道。

并非有些神经元只对a"有反应+" 签名和其他仅适用于a"-" 标志:";即使我们用文字代替了数学符号,效果仍然是一样的,";埃丝特·库特(Esther Kutter)解释道,她正在莫尔曼教授(Prof.Mormann')攻读博士学位;美国的研究小组"例如,当受试者被要求计算';5和3';,他们添加的神经元重新开始活动;鉴于';7减4和39;他们的减法神经元做到了"

这表明发现的细胞实际上编码了一个数学指令。因此,大脑活动非常准确地显示了受试者目前正在计算什么样的任务:研究人员给细胞喂食#39;将活动模式转换为自学计算机程序。同时,他们告诉软件受试者目前是在计算一个和还是一个差。在这个训练阶段之后,当算法遇到新的活动数据时,它能够准确地识别在哪个计算操作期间记录了这些数据。

来自丁宾根大学的Andreas Nieder教授和Mormann教授一起监督了这项研究。34;我们从猴子的实验中知道,特定于某些计算规则的神经元也存在于它们的大脑中,";他说"然而,在人类身上,几乎没有这方面的数据" 在分析过程中,两个工作组遇到了一个有趣的现象:研究的大脑区域之一是所谓的海马旁皮质。在那里,研究人员也发现了在加法或减法过程中特别放电的神经细胞。然而,当总结时,不同的加法神经元在同一个算术任务中交替活跃。打个比方,这就好像计算器上的加号键在不断地改变它的位置。减法也是如此。研究人员还将其称为";动态编码"

"这项研究标志着我们朝着更好地理解我们最重要的符号能力之一迈出了重要的一步,即用数字计算;莫曼强调。来自波恩和图宾根的两个研究小组现在希望确切地调查所发现的神经细胞在其中扮演的角色。基金:

出版物:Esther F.Kutter、Jan Bostroem、Christian E.Elger、Andreas Nieder、Florian Mormann:《人脑算术规则处理的神经元代码》;当代生物学;内政部:https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.01.054联系人:

大脑中的一些神经元——在加法任务中特别活跃,而在减法任务中则特别活跃。

在这项研究中,将微型电极植入五名女性和四名男性的大脑中,以测量单个神经元的活动。