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大脑如何记住时间

2019-10-11 12:16:30  阅读:1359+ 作者:责任编辑NO。蔡彩根0465

假如让你复述一下你今日早上做了些什么,你或许会叙说出这样的场景:起床,刷牙,洗脸,穿好衣服,吃了早餐,或许还遛了遛狗。你很简单就发现,在回想和复述这段阅历时,你清楚地记住每个情形发作的不一起刻,比方你先刷牙再洗脸,在回想和复述时也一定是先刷牙再洗脸。那你知道大脑是怎么记住做这些作业的不一起刻的吗?答案就在大脑回忆最重要的区域——海马体。

奥秘的海马体

海马体通常被认为是空间方位回忆细胞的地点处。

当咱们抵达某个特定方位时,海马体中一些特定的神经元细胞即方位细胞,就会被激活,创立一个有关机体本身周围空间方位的脑内地图,激活的细胞就像符号,记住机体的详细方位。而海马体内的头部方向细胞能区分头部的朝向,朝向不同方向时,不同的细胞振作。在海马体的一个叫内嗅皮层的区域中,另一组被称为网格细胞的神经元细胞会对你跋涉的距离作出反响。这些细胞的组合使咱们知道自己坐落空间何处、怎么在杂乱的环境中找到方向,以及从一个当地走到另一个当地需求多远。因而,海马体也可以说是大脑内部的“GPS”,是空间回忆的首要组成。

海马体是否只能记住空间方位?一次手术好像让科学家们对海马体回忆功用有了其他的观点。

1953年9月1日,一位神经外科医生进行了一次冒险的手术:为了医治癫痫患者,他切除了患者大脑中的海马体和周围安排。手术的确削弱了患者的发作频率和反响强度,但患者的回忆却出了很大的问题:他再也无法对回忆进行排序。无论是早上刚吃的早餐、最近的新闻头条,仍是几分钟前刚刚知道的陌生人,他不像平常人相同能正确复述出所阅历的情形的时刻次序。一些科学家为之振作:“或许,海马体的某些细胞或许和时刻回忆有着密切联系”。

时刻细胞呈现

为了找到海马体中有关时刻回忆的细胞,一些科学家做了这样一个试验:将电极植入到老鼠的海马体中,记载神经元细胞放电行为。然后让老鼠在小型跑步机上跑步,这样可以使老鼠的方位和行为坚持不变,科学家就可以专心于与时刻相关的神经信号。每逢老鼠跑15秒,科学家就给予它食物上的奖赏。

他们发现,在一遍又一遍地重复试验后,老鼠的大脑学会了追寻奖赏和下次奖赏之间的15秒距离。神经元细胞形成了一种特别的放电形式——一些神经元细胞在1秒时宣布信号,一些神经元细胞在2秒时宣布信号……直到15秒曩昔。由于这些神经元细胞在不同的时刻点宣布信号,经过剖析这些信号,老鼠就可以知道时刻曩昔了1秒、2 秒仍是15秒。

当科学家们将15秒延长到30秒,神经元细胞发射信号的时刻点就发作了改变,它们产生了一种新的放电形式来填满新的时刻距离,比方本来是以1秒为单位发射信号,现在是以2秒为单位。这就像给神经元细胞从头编程,让它们依照不同的时刻刻度走相同。这项研讨标明,咱们或许也是依托这种形式,意识到时刻消逝了多少,就像司机们总是知道还有多长时刻黄灯就变成绿灯相同,有时,他们乃至还能精准到零点几秒——这是由于神经元细胞编程为每0.1秒发射一次信号的放电形式。

而另一组科学家们发现,在300个海马体神经元细胞中,大约有100个神经元契合这种在不一起刻点一个接一个地发射信号的形式。并且,当地点情形不一起,接连发射信号的神经元细胞群也不同,这预示着,海马体中有很多组对时刻作出反响的细胞群,不同的细胞群让咱们能记住不同情形发作的时刻。

这些可以对时刻作出反响的神经元细胞被形象地称为“时刻细胞”,在海马体中很多存在。它们的详细效果终究是什么?

大脑的神经时钟

时钟是人类规划创造出的用于丈量时刻的设备,咱们会依据时钟显现的时刻来和谐咱们的活动,比方是作业、学习仍是歇息。尽管大脑没有像时钟的分钟或小时的标准单位,但它进化出了多种生物钟来感知时刻,比方昼夜节律生物钟,它让咱们习惯因地球自转形成的24小时的昼夜改变,也让咱们可以丈量24小时的时长。那假如是一些更短的时刻呢?比方10秒?20秒?这时,时刻细胞就派上用场了。

时刻细胞的行为很像计时的秒表,秒表是按下按钮后开端计时,而时刻细胞经过放电来计时。它们比秒表更灵敏,秒表只能依照1秒的时刻刻度走,时刻细胞则能依据两件作业之间的时刻距离(就像老鼠试验中的两次奖赏之间的15秒和30秒),遵从不同的时刻刻度。

时刻细胞能很好地记载事情之间的空白时刻,并使用接连放电来编码时刻消逝了多少,电信号就像时钟的“滴答”声相同,记载着时刻曩昔的每一秒。可以说,时刻细胞是大脑的神经时钟。

大脑是一个重要和极端杂乱的器官,也是人类才智的底子地点,所以破解大脑隐秘一直是科学家们的愿望。时刻细胞的呈现让人们知道了大脑计时的运作方法,也再一次加深了对奥秘大脑的了解,人类离破解大脑又迈进了一大步。这种新的运作方法或许会打造出一种新的人工智能,使人工智能也能灵敏把握时刻,这样人工智能将能更好地为人类服务。

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