Nat Commun：大脑如何高效处理感知信号
来源：本站原创 2021-02-02 22:07
最近发表在《Nature Communications》杂志上的一项研究揭示了大脑如何处理外界信号。
2021年2月2日讯/生物谷BIOON/---最近发表在《Nature Communications》杂志上的一项研究揭示了大脑如何处理外界信号。
研究表明，在小鼠的视觉系统中，存在一种称为微分相关的神经活动协调。该研究由UPF信息和通信技术系（DTIC）的研究教授Ruben Moreno-Bote完成。
（图片来源：Www.pixabay.com）
视觉和视觉信息都分布在数十个大脑区域和数亿个神经元中。如果将视觉信息（例如脸部身份）分成位于每个神经元中的小数据包，并且这些数据包是独立的，则有必要“读取”所有神经元的活动以提取完整的感觉信息。Ruben解释说：“另一种可能性是信息包更大，因此神经元具有很多感觉信息，就好像该信息可以在许多神经元中被压缩和重复一样。在这种情况下，神经代码将是多余的。”
冗余代码的优势在于，仅需使用一小部分神经元来提取大脑中包含的所有视觉信息，如果大脑中存在某种相关性或神经活动的协调，则可能会发生这种情况，称为微分相关。
Moreno-Bote等人在先前的研究中已经预言了神经元之间的这种协调作用的存在。本文假设这些微分相关可能非常微弱且难以测量。然而它们被认为极大地限制了大脑的信息含量。
在这项新研究中，作者证明了小鼠视觉系统中存在差异相关性。为此，他们使用了钙离子成像技术。使研究人员能够同时研究近500个神经元的活动。这些技术尽管有弱点，但仍能够检测差分相关性。
研究结果表明，微分相关限制了啮齿动物大脑中的信息。研究表明，通过读取初级视觉皮层中近10％的神经元，可以提取100％神经元中包含的所有信息，因此读取十分之一的神经活动就可以提取存在的所有信息。
Moreno-Bote表示：“我们的结果表明，也许我们并不总是使用整个大脑，在某些情况下，不需要使用100％的神经元来完美地识别刺激，因此使用10％使我们能够像使用100％一样表现出色。”他补充说：“我们的结果表明，大脑是一种能够高效分配感觉信号的高效机器，因为使用一小部分神经元，只要感觉刺激就可以提取所有需要的信息。”（生物谷 Bioon.com）
资讯出处：A study reveals that the brain distributes sensory information highly efficiently
原始出处：MohammadMehdi Kafashan et al, Scaling of sensory information in large neural populations shows signatures of information-limiting correlations, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-020-20722-y
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