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　　走在路上，我們的大腦每時(shí)每刻都在進(jìn)行著大大小小的抉擇：分岔路口向左還是向右？怎么避開迎面而來的汽車？如何根據(jù)標(biāo)識(shí)判斷男女洗手間？根據(jù)以往的研究，這些抉擇行為都與大腦后側(cè)、頂部皮層中的神經(jīng)元活動(dòng)高度相關(guān)。
　　可最近多個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，抑制后頂葉皮層的神經(jīng)元并不影響動(dòng)物在抉擇行為中的表現(xiàn)，這在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域引發(fā)了廣泛爭議。
　　近日，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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐寧龍研究組化解了這個(gè)爭議。他們發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)物面對(duì)未知感覺刺激時(shí)，后頂葉皮層才會(huì)啟動(dòng)抉擇，發(fā)揮關(guān)鍵作用；而面對(duì)已有經(jīng)驗(yàn)的刺激時(shí)，后頂葉皮層便不發(fā)揮作用。相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然—神經(jīng)科學(xué)》。
　　爭議：后頂葉皮層腦區(qū)是否參與抉擇？
　　后頂葉皮層是大腦中一個(gè)處理多種感覺、運(yùn)動(dòng)信息的聯(lián)合腦區(qū)，能夠接收來自視覺系統(tǒng)、聽覺系統(tǒng)和軀體感覺系統(tǒng)的信息傳入。一直以來，它被認(rèn)為在大腦的分類與抉擇、空間導(dǎo)航、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、注意等高級(jí)功能中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
　　如果后頂葉皮層受損，會(huì)出現(xiàn)感覺—運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)、空間感知障礙、記憶受損等情況。
　　此前有研究利用靈長類動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過數(shù)月的訓(xùn)練后，面對(duì)視覺、聽覺等刺激，猴子能準(zhǔn)確抉擇。可當(dāng)后頂葉皮層被抑制時(shí)，再面對(duì)這些刺激，猴子仍然能夠準(zhǔn)確抉擇，由此得出了后頂葉皮層并非必須參與抉擇過程的結(jié)論。
　　這引起了徐寧龍研究組的興趣。他們想知道，后頂葉皮層被抑制后，為什么動(dòng)物還能夠作出準(zhǔn)確抉擇呢？
　　該論文第一作者、中科院神經(jīng)科學(xué)研究所博士生鐘林想起了小時(shí)候父母教他學(xué)習(xí)識(shí)別男女衛(wèi)生間標(biāo)識(shí)的經(jīng)歷，在教過幾次后他便能積累起經(jīng)驗(yàn)，從而準(zhǔn)確區(qū)分。
　　放到猴子身上來，經(jīng)過一年的反復(fù)學(xué)習(xí)強(qiáng)化，被歸類到熟悉的認(rèn)知范疇后，當(dāng)它再次面臨該刺激時(shí)，能否僅憑經(jīng)驗(yàn)就作出反應(yīng)，而不再需要后頂葉皮層的參與？
　　發(fā)現(xiàn)：后頂葉皮層是“舉一反三”的關(guān)鍵
　　為了解答這個(gè)問題，研究人員決定利用小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。他們給口渴的小鼠提供左右兩個(gè)水嘴，先后給小鼠播放8kHz和32kHz的“嘀”聲，當(dāng)播放8kHz的低頻聲音時(shí)，左邊水嘴供水，反之右邊水嘴供水。為了能快速喝到水，小鼠必須根據(jù)聲音的頻率高低作出抉擇。
　　小鼠們每天要經(jīng)歷400~500次這樣的練習(xí)，10天后終于可以近乎完美地分辨聲音，找對(duì)水嘴。
　　“這兩個(gè)聲音經(jīng)過了反復(fù)強(qiáng)化學(xué)習(xí)，就像老師講的例題，一般大家都能掌握。可如果面對(duì)新的問題，小鼠們還能舉一反三嗎？我們又利用小鼠沒聽過的新聲音進(jìn)行刺激實(shí)驗(yàn)。這是本研究的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。”鐘林說。
　　后來，研究人員將刺激聲音分別換成了11.3kHz、13kHz、14.9kHz等低頻段和17.1kHz、19.7kHz、22.6kHz等高頻段的聲音。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，即使小鼠從來沒聽過這些聲音，也很容易分辨出高低頻率，快速喝到水。
　　“就像我們?nèi)祟悾词箾]見過所有衛(wèi)生間標(biāo)識(shí)，也依然能夠準(zhǔn)確區(qū)分。”鐘林說。
　　可是，當(dāng)研究人員利用化學(xué)藥物和光遺傳技術(shù)抑制后頂葉皮層的活性后，小鼠便只會(huì)做反復(fù)學(xué)習(xí)過的“例題”，即準(zhǔn)確區(qū)分8kHz和32kHz兩種聲音，快速喝到水。而聽到介于二者頻率之間的新聲音，它們則不能很好地區(qū)分，喝不到水的概率很高。這就表明，后頂葉皮層是小鼠能否“舉一反三”的關(guān)鍵。
　　驗(yàn)證：后頂葉皮層“只愛新刺激”
　　雙光子顯微鏡鈣成像是一種熒光成像技術(shù)，將鈣探針蛋白表達(dá)到神經(jīng)元中，蛋白在激光的激發(fā)下會(huì)呈現(xiàn)熒光變化，由此可觀測(cè)神經(jīng)元的活動(dòng)。
　　利用這種技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，對(duì)于8kHz和32kHz這兩個(gè)已經(jīng)學(xué)會(huì)的聲音，小鼠后頂葉皮層中的神經(jīng)元的反應(yīng)不顯著。而對(duì)于新聲音，其神經(jīng)元反應(yīng)非?；钴S。到了第二天，再次應(yīng)對(duì)同種新聲音刺激時(shí)，其神經(jīng)元反應(yīng)又會(huì)恢復(fù)穩(wěn)定。這就驗(yàn)證了之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即后頂葉皮層只在面對(duì)“新刺激”的時(shí)候才發(fā)揮作用。
　　為了使研究更加可靠，徐寧龍研究組給小鼠們?cè)O(shè)計(jì)了新任務(wù)。對(duì)于那些已經(jīng)能夠分辨低頻和高頻聲音的小鼠，在第二階段訓(xùn)練中改變?cè)械母叩皖l設(shè)定，將原來的高頻聲音作為第二階段的低頻聲音，同時(shí)引入更高頻的聲音作為新刺激。
　　研究發(fā)現(xiàn)，部分神經(jīng)元對(duì)新刺激和訓(xùn)練刺激有顯著區(qū)分，但經(jīng)過一段時(shí)間的學(xué)習(xí)后則不再區(qū)分新刺激與訓(xùn)練刺激，這表明后頂葉皮層在對(duì)新刺激進(jìn)行歸類學(xué)習(xí)時(shí)有一個(gè)動(dòng)態(tài)編碼的過程。
　　“我們的研究不但有助于化解神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的爭議，更有助于理解動(dòng)物智能中的一個(gè)關(guān)鍵特性，即如何將學(xué)會(huì)的范疇和概念泛化到新事物中去。對(duì)這一功能神經(jīng)機(jī)制的解析可能對(duì)類腦智能研究有所啟發(fā)，助力開發(fā)具有更強(qiáng)大適應(yīng)性的分類學(xué)習(xí)算法?！毙鞂廄堈f。
　　“我們將會(huì)進(jìn)一步在神經(jīng)環(huán)路水平探討后頂葉皮層如何與感覺皮層交流，通過神經(jīng)可塑性實(shí)現(xiàn)分類學(xué)習(xí)的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制?！彼硎?。
　?。ㄔd于《中國科學(xué)報(bào)》 2019-05-10 第3版 綜合)