美國哥倫比亞大學(xué)祖克曼研究所、西達(dá)賽奈醫(yī)療中心團(tuán)隊(duì)此次對17名癲癇患者的3000多個(gè)神經(jīng)元進(jìn)行了腦電記錄,這些志愿者在醫(yī)院接受了侵入性監(jiān)測以確定疾病發(fā)作源。該數(shù)據(jù)集幫助團(tuán)隊(duì)首次監(jiān)測了腦細(xì)胞進(jìn)行推理的全過程。
團(tuán)隊(duì)發(fā)布了一個(gè)簡單推理任務(wù)并同時(shí)記錄神經(jīng)元活動。任務(wù)中,參與者通過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)圖像與按下左鍵或右鍵之間的關(guān)聯(lián)。一旦參與者學(xué)會了一組圖像的關(guān)聯(lián),團(tuán)隊(duì)就會立即切換聯(lián)系。
切換后,參與者會作出錯(cuò)誤判斷,但他們也能快速意識到所有圖像按鈕關(guān)系均已改變,進(jìn)而推斷出新的規(guī)則。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)所涉及的大腦處理過程,在現(xiàn)實(shí)生活中也經(jīng)常出現(xiàn)。
研究中,團(tuán)隊(duì)揭示了推理、推斷、計(jì)劃甚至調(diào)節(jié)情緒這些思維在神經(jīng)元活動中的物理表達(dá)。他們利用精心設(shè)計(jì)的AI工具,整合了此前神經(jīng)元的記錄,將參與者大腦活動轉(zhuǎn)化為幾何形狀。這些形狀占據(jù)了驚人的數(shù)千個(gè)維度,而不是人們熟悉的三維(3D)呈現(xiàn)。
團(tuán)隊(duì)表示,這些高維幾何形狀甚至無法在計(jì)算機(jī)顯示器上看到,但他們可使用數(shù)學(xué)技術(shù)在3D演示中看到它們的簡化版本。
團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)大腦在推理成功和不成功時(shí)活動形狀有明顯差異。此外,他們確認(rèn)了海馬體不僅是描繪了物理空間的“神經(jīng)地圖”,還構(gòu)建了與推理和學(xué)習(xí)相關(guān)的“認(rèn)知地圖”。
該研究使科學(xué)家首次了解大腦如何讓人類靈活地學(xué)習(xí)和執(zhí)行任務(wù),并應(yīng)對不斷變化的條件和經(jīng)歷。研究成果有助于引導(dǎo)科學(xué)家找到干預(yù)措施,治療與記憶和決策缺陷有關(guān)的神經(jīng)和精神疾病。
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