科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校健康中心領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)前沿性研究——人類大腦究竟如何“編碼”并理解時(shí)間及經(jīng)歷的信息。該成果為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)基本謎團(tuán)帶來了答案，還可用于開發(fā)神經(jīng)假體裝置，為未來醫(yī)療和人工智能（AI）領(lǐng)域帶來新的研究方向。相關(guān)論文發(fā)表在25日的《自然》雜志上。

科學(xué)家曾利用腦部記錄和神經(jīng)成像來探索大腦如何處理空間導(dǎo)航，結(jié)果表明，人類大腦的海馬體和內(nèi)嗅皮層兩個(gè)區(qū)域都發(fā)揮了關(guān)鍵作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，類似神經(jīng)活動(dòng)還可代表非空間體驗(yàn)，如時(shí)間、聲音頻率和物體特征。

在新研究中，團(tuán)隊(duì)招募了17名難治性癲癇患者。他們的大腦中曾植入深部電極以接受臨床治療。團(tuán)隊(duì)為參與者設(shè)計(jì)了一項(xiàng)涉及行為任務(wù)、模式識(shí)別和圖像排序的復(fù)雜任務(wù)，在整個(gè)過程中，團(tuán)隊(duì)記錄了他們的神經(jīng)活動(dòng)。

由于此次直接記錄了人類單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)，團(tuán)隊(duì)得以發(fā)現(xiàn)特定類型腦細(xì)胞的放電方式，這能反映出一個(gè)人經(jīng)歷事件的順序和結(jié)構(gòu)。當(dāng)經(jīng)歷結(jié)束后，大腦會(huì)保留這些獨(dú)特的放電模式，并在休息時(shí)快速重現(xiàn)。不僅如此，大腦還能憑借這些習(xí)得的模式，為未來將接受的刺激做好準(zhǔn)備。

這一發(fā)現(xiàn)首次提供了證據(jù)，證明特定腦細(xì)胞是如何整合時(shí)間與經(jīng)歷信息，并對(duì)其提取和保留的。新研究的另一項(xiàng)開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)是，人類海馬體和內(nèi)嗅皮層中的一種“概念細(xì)胞”，會(huì)對(duì)特定的個(gè)體、地點(diǎn)或不同的物體作出反應(yīng)，這似乎成為了人們記憶能力的基礎(chǔ)。

對(duì)大腦來說，空間和時(shí)間這兩個(gè)信息類型截然不同，而這項(xiàng)研究首次向人們展示了大腦如何使用類似的機(jī)制來表達(dá)不同的信息，這一重大發(fā)現(xiàn)為神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展開辟了新的道路。

總編輯圈點(diǎn)

大腦的海馬體和內(nèi)嗅皮層兩個(gè)區(qū)域，在人類的記憶功能中舉足輕重。現(xiàn)在，科學(xué)家在神經(jīng)層面上證明了這兩個(gè)系統(tǒng)是如何將事件按時(shí)間軌跡進(jìn)行結(jié)合的。這個(gè)奇妙的探索不限于理論研究，還可幫助開發(fā)出神經(jīng)假體裝置，切實(shí)增強(qiáng)人們的記憶力或其他認(rèn)知功能。隨著時(shí)間的推移，科學(xué)界對(duì)大腦識(shí)別模式的發(fā)掘必將逐步加深，進(jìn)而真正理解人類大腦如何形成記憶、預(yù)測(cè)未來潛在結(jié)果以及指導(dǎo)人們的行為。