哥伦比亚大学的研究人员确定了一个特定的神经回路，该回路使大脑的更高思维区域能够灵活地控制视觉信息的处理。该机制基于所谓的去抑制——抑制性神经元抑制其他抑制性细胞。该研究发表在《公共科学图书馆·生物学》上。
背景
长期以来，人们一直认为皮层的早期视觉区域仅仅是被动地传递感觉信息，而复杂的处理和决策则发生在更高的大脑区域。然而，最近的研究表明，早期感觉区域已经能够根据上下文进行工作，并受到更高思维过程的影响。
重要发现
该研究表明，一个具有去抑制连接的特殊回路使更高的大脑区域能够根据任务要求有针对性地调节早期视觉区域的信息表征。这使得大脑能够在不同规则或任务之间灵活切换，而无需改变基本的神经特性。
方法学
研究人员开发了一个生物学上逼真的神经网络模型，其中包含分层排列的兴奋性和抑制性神经元。该模型经过了在人类fMRI研究中也使用过的任务训练。通过有针对性地削弱某些连接（特别是抑制-抑制突触）以及对小鼠进行的补充实验，他们能够证明该回路的功能。
去抑制的重要性
去抑制连接使系统能够精细地控制大脑中信息的表征方式。如果该机制受到干扰，灵活切换任务的能力就会崩溃。研究人员认为这是一种基本机制，赋予了大脑高度的适应性。
对人工智能的潜在启示
这些结果也可能与人工智能的发展相关。研究人员推测，诸如去抑制控制之类的原理可能有助于使人工智能系统更有效、更具适应性，类似于生物系统的能效。
展望
进一步的研究将直接在人类患者（例如，患有颅内记录的癫痫病患者）中验证该机制。从长远来看，研究人员希望更好地理解大脑如何以高效率实现复杂的认知功能。
常见问题解答
研究的核心机制是什么？
一个去抑制回路，其中抑制性神经元抑制其他抑制性神经元，从而使更高的大脑区域能够控制早期感觉区域的处理。
为什么这很重要？
该机制使大脑能够灵活地在不同任务和规则之间切换，并根据上下文处理感官信息。
这对传统的观点意味着什么？
它受到了质疑：早期视觉区域不仅仅是被动的信号中继站，而是积极地参与认知过程。
对人工智能有应用吗？
研究人员看到了利用诸如去抑制控制等原理来构建更高效、更具适应性的人工智能系统的潜力。
该机制是如何被证实的？
通过一个生物学上可行的计算机模型和补充的鼠标实验。
致谢
哥伦比亚大学工程学院 Nuttida Rungratsameetaweemana
