當(dāng)面對未知感覺刺激時，動物需作出恰當(dāng)抉擇以應(yīng)對新狀況，而后頂葉皮層在這一過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。這是中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所、腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心、神經(jīng)科學(xué)國家重點實驗室專家研究組的新發(fā)現(xiàn)。他們利用創(chuàng)新性的行為學(xué)實驗設(shè)計，結(jié)合雙光子成像技術(shù)、光遺傳和化學(xué)遺傳操縱方法，印證了后頂葉皮層及相關(guān)神經(jīng)環(huán)路在抉擇過程中發(fā)揮作用的假說。相關(guān)研究論文近日在線發(fā)表在《自然·神經(jīng)科學(xué)》期刊上。

  后頂葉皮層是大腦中一個處理多種感覺、運動信息的聯(lián)合腦區(qū)，能夠接收來自視覺、聽覺和軀體感覺系統(tǒng)的信息傳入，已知的或可能參與的高級功能包括：分類與抉擇、空間導(dǎo)航、運動規(guī)劃、注意等。當(dāng)后頂葉皮層受損，會出現(xiàn)感覺-運動不協(xié)調(diào)的癥狀，以及空間感知和記憶受損等認(rèn)知障礙。過去20多年的研究表明，后頂葉皮層神經(jīng)元放電與人類或動物的抉擇行為高度相關(guān)。而近期多個研究卻發(fā)現(xiàn)，抑制后頂葉皮層神經(jīng)元放電并不影響動物在抉擇行為中的表現(xiàn)。如何解釋這種不一致？

  專家研究組分析前人的實驗后發(fā)現(xiàn)，這些研究使用的感覺刺激（視覺或聽覺）都是在行為任務(wù)訓(xùn)練中被反復(fù)呈現(xiàn)過的。他們猜想，當(dāng)某一未知事物經(jīng)過反復(fù)學(xué)習(xí)并被歸類到熟悉的認(rèn)知范疇后，再次面對該事物時，動物體可能不再需要作出抉擇判斷，僅提取已經(jīng)建立的關(guān)聯(lián)就可以迅速作出反應(yīng)。但是，動物和人類智能的強大適應(yīng)性表現(xiàn)在：面對變化莫測環(huán)境中的未知事物時，仍能夠作出恰當(dāng)?shù)木駬衽袛唷！氨热缯f，當(dāng)你在野外面對一只未知的動物時，你需要根據(jù)以往的知識，結(jié)合眼前的感覺信息，判斷該動物是否具有攻擊性。但當(dāng)你面對的是一只熟悉的動物時，則不需要這種能力就可以根據(jù)記憶作出判斷?！?BR>
  研究人員據(jù)此提出新假說：與初級的感覺運動整合神經(jīng)環(huán)路不同，后頂葉皮層神經(jīng)環(huán)路的作用在于使動物在面對未知感覺刺激時，能夠根據(jù)已有的知識結(jié)合當(dāng)前的感覺信息，作出恰當(dāng)?shù)木駬衽袛唷?BR>
  他們根據(jù)這一假說設(shè)計了不同于以往的實驗：首先僅用少數(shù)感覺刺激（兩個聲音刺激，低頻和高頻）對小鼠進行行為訓(xùn)練。當(dāng)小鼠學(xué)會將這兩個聲音與對應(yīng)的選擇關(guān)聯(lián)之后，才加入介于這兩個頻率之間的聲音作為新刺激來測試小鼠的分類抉擇能力。結(jié)果表明，即使從未聽過這些新的聲音，實驗小鼠也能夠通過之前學(xué)會的高頻、低頻分類規(guī)則對新聲音刺激作出恰當(dāng)?shù)呐袛唷６?dāng)團隊利用光遺傳等神經(jīng)操控技術(shù)抑制后頂葉皮層活動后，則發(fā)現(xiàn)實驗小鼠對新刺激的選擇判斷會顯著受損。這一發(fā)現(xiàn)支持“后頂葉皮層在對新刺激進行抉擇的過程中發(fā)揮了重要作用”的假說。

  當(dāng)新刺激經(jīng)過幾天訓(xùn)練之后，再對后頂葉皮層進行抑制時，實驗小鼠的選擇判斷不再受影響。這表明感覺刺激經(jīng)過學(xué)習(xí)，已經(jīng)形成類別與行動之間的關(guān)聯(lián)后，不再需要后頂葉皮層參與。此外，團隊還利用在體雙光子成像技術(shù)對后頂葉皮層神經(jīng)元群體活動進行跟蹤記錄，結(jié)果同樣支持該假說。