大脑每天接收的来自客观世界的感觉信息纷繁复杂，大脑对这些刺激进行分类后，人们才有感知判断。那么大脑是如何开展这项工作的呢？中科院脑科学与智能技术卓越创新中心（中科院神经科学研究所）研究员徐宁龙团队揭示了其中的奥秘，解析了大脑对感觉信息进行范畴化的皮层神经元群体运算机制。相关成果日前在线发表于《神经元》。
大脑每天接收海量的来自客观世界的感觉信息，能够形成的概念和采取的行动却数目有限，为形成有意义的认知来指导行为，大脑需要对这些信息进行高效的组织管理，其中最基本的过程就是范畴化——简言之，就是分类。
神经科学家本世纪初开启了信息分类和感知觉范畴化神经机制研究的新领域，但以往研究侧重神经运算的结果，对于感觉信息怎样被转化为离散的类别信息这一神经运算过程，并没有明确答案。本研究中，研究人员在小鼠中建立了一个基于听觉的分类抉择行为范式，结合活体双光子成像技术，解析了对感觉信息进行范畴化的皮层神经元群体运算机制。
徐宁龙介绍，听到声音，经过训练的小鼠大脑中的一类神经元表现出对声音类别的特异性反应，将不同频率的纯音归类到 “高音” 或“低音”范畴。在高低音临界点的分类中，小鼠会“纠结”。这时大脑中的另一类神经元，表现出对类别边界频率声音的“选择性反应”，协助小鼠进行判断和分类。如果小鼠没有被要求完成分类任务，这类神经元选择性反应则“难觅踪迹”。
研究表明，在听觉皮层中存在范畴抉择相关的单细胞反应，听觉皮层神经元的信息编码会根据任务需要发生动态变化，这种神经编码的动态变化在群体水平上有利于把连续的感觉信息转化为与任务相关的分类信息。
该成果对感觉皮层在认知过程中的信息处理机制提出了新的理解和预期，或有助于启发人工智能算法设计的新思路。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.06.004
本文摘自：生物360