大脑如何区分新事物和熟悉事物？
当我们看到熟悉的图像时，大脑中会发生一些独特的活动。主流科学观点认为，大脑的视觉部分——颞下皮层（IT）的活跃意味着我们看到了陌生的事物，反之，则证明我们看到了熟悉的事物，这种理论被称为“重复抑制”。
近日，美国宾夕法尼亚大学的神经科学家Nicole Rust及其团队在《美国国家科学院院刊》上发表论文称，他们并不认同该理论。即便都是陌生图像，不同的图像也会引发不同程度的激活；此外，图像亮度或对比度等其他因素也有类似的影响。由此，他们提出了一条新理论——大脑会理解感官输入所预期的激活水平，并对其进行校正，留下熟悉度相关的信号。他们称之为“感觉参照抑制”。
在我们视物的过程中，信息会通过视杆细胞和视锥细胞被眼部接收，然后经过一个又一个神经元，抵达被称为IT皮层的视觉大脑区域。IT皮层的1600万个神经元会根据看到的事物以不同模式激活，大脑则解读这些模式来理解接收的信息。此外，IT皮层的激活也在记忆方面发挥作用。“重复抑制”理论指出，存在一个激活阈值，神经活动较多（阈值之上）表明接收的是陌生图像，神经活动较少（阈值之下）则表明是熟悉图像。
由于有多个因素会影响IT皮层的神经活动总量，所以大脑无法辨别到底是什么导致了这种反应。论文作者、博士后研究员Vahid Mehrpour说：“这些影响因素可以是记忆、图像对比度或其他东西。因此，我们提出了一个新想法，大脑可以校正由其他因素引起的变化，单独抽取熟悉图像对大脑的激活。
为了验证这一想法，科学家们结合了神经活动测量和数学模型来明确大脑中的活动。他们向两只成年雄性恒河猴展示了一组灰度图像。每张图片在一系列高对比度和低对比度的组合中都会出现两次，第一次是陌生的，第二次是熟悉的。这些猕猴经过训练，可以在不考虑对比度的情况下，通过眼球运动来判断图像性质。观察结果最终证实了他们的假设，“熟悉度和对比度都会改变IT皮层的激活程度，大脑能区分它们。”Rust说。
Mehrpour说，在未来，更好地理解这一过程或许有利于人工智能应用。除此之外，Rust表示，这些发现还将推动阿尔茨海默氏症等记忆力受损疾病的疗法开发。但她表示，要实现这一切，还需要继续深入研究，理解驱动行为的记忆信号。不过，这项工作已经让神经科学家们离上述目标更近了一步。
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编译：花花
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《美国国家科学院学报》
期刊编号：0027-8424
原文链接：
https://medicalxpress.com/news/2021-04-theory-brain-familiar.html
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