并且注意力通过过滤这些波动来改善感知,注意力如何帮助大脑感知物体

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注意力如何帮助大脑感知物体

很容易错过你不想要的东西。在一个着名的例子中,人们被要求密切观察两组人 –
一组穿黑衣,另一组穿白衣 –
互相传球。观众被要求计算球从黑色传递到白色的次数。

科学家发现,注意力可以穿透大脑中损害视觉感知的“噪音”

足球买球网站,值得注意的是,大多数观察者都没有注意到一个穿着大猩猩服的男人,在玩家中间行走。大脑忽略外来视觉信息的这种能力对我们的工作和运作方式至关重要,但控制感知和注意力的过程并未完全理解。科学家长期以来推测,对特定物体的关注可以通过放大某些神经元活动和抑制其他神经元的活动(大脑噪音)来改变感知。

你很容易错过你不想要的东西。在一个著名的例子中,人们被要求仔细观察两组人——一组穿着黑色衣服,另一组穿着白色衣服——在他们之间传递一个球。观众被要求数一数球从黑球传到白球的次数。值得注意的是,大多数观察者并没有注意到一个穿着大猩猩服装的男人在球员中间走动。大脑忽略外部视觉信息的能力对我们的工作和功能至关重要,但是控制感知和注意力的过程还没有完全被理解。长期以来,科学家们一直认为,对特定物体的注意力可以通过放大特定的神经元活动和抑制其他神经元的活动来改变感知。

现在,Salk科学家已经证实了这一理论,他们通过展示神经元中过多的背景噪声是否会中断聚焦注意力并导致大脑难以感知物体。这项研究结果于2019年2月22日在eLife上发表,可以帮助改善视觉假肢的设计。

现在,索尔克的科学家已经证实了这一理论,他们展示了来自神经元的太多背景噪音是如何干扰集中注意力,并导致大脑难以感知物体的。“这项研究告诉我们信息是如何在大脑的电路中编码的,”索尔克教授约翰雷诺兹说,他是这篇论文的资深作者。“当刺激出现在我们面前时,它会激活一群神经元,这些神经元对刺激具有选择性。在刺激引发的反应之上是神经活动的低频大波动。

这项研究告诉我们信息如何在大脑的电路中编码,该论文的资深作者Salk教授John
Reynolds说。当刺激出现在我们面前时,这会激活一群对刺激有选择性的神经元。在刺激诱发的反应之上分层是神经活动的大而低频的波动。

雷诺兹实验室之前的研究发现,当人们的注意力转向刺激时,这些低频波动会被抑制。神经信息处理的理论模型表明,这种波动会损害感知,而注意力通过过滤这些波动来改善感知。

雷诺兹实验室以前的工作发现,当注意力集中在刺激上时,这些低频波动就会受到抑制。神经信息处理的理论模型表明,这种波动应该削弱感知,并且注意力通过过滤这些波动来改善感知。

为了直接验证这一观点,研究人员求助于一种名为光遗传学的前沿技术,这种技术可以通过将激光照射到光激活的蛋白质上来影响神经元的活动。研究小组使用了一种针对动物大脑视觉区域的低频激光刺激方案来产生低频反应波动——注意力抑制的正是这种神经波动。他们测量了这对动物检测电脑屏幕上视觉刺激方向微小变化的能力的影响。正如该理论预测的那样,增加的噪音会损害感知能力。然后,他们重复了这个实验,但使用了不同的激光协议,在注意力无法抑制的高频范围内诱导波动。与理论相符,这对感知没有影响。

为了直接测试这个想法,研究人员转向了一种名为光遗传学的尖端技术,这种技术可以通过将激光照射到光活化蛋白上来影响神经元的活动。该团队使用针对动物视觉大脑区域的低频激光刺激协议来创建低频响应波动

注意力抑制的神经波动。他们测量了这对动物检测计算机屏幕上呈现的视觉刺激方向的微小变化的能力的影响。正如理论预测的那样,增加的噪声会削弱感知。然后,他们重复实验,但是使用不同的激光协议来引起注意力不会抑制的高频范围内的波动。与理论一致,这对感知没有影响。

耶鲁大学医学院助理教授,前索尔克研究员,首先和相应的作者Anirvan
Nandy说:这是第一次增加背景噪音会影响感知的理论观点。我们已经证实注意确实很大程度上是通过抑制这种协调的神经元射击活动来实现的。

这项工作打开了一个进入神经代码的窗口,并将成为我们对感知神经机制的理解的一部分。对神经感知神经语言的深入理解对于构建视觉假肢至关重要,Fiona的持有者Reynolds补充道。和Sanjay
Jha神经科学主席。接下来,科学家计划研究构成大脑视觉回路的不同类型的细胞,以便更好地理解注意力和感知的神经学基础。

耶鲁大学医学院助理教授Anirvan
Nandy说:“增加背景噪音会伤害感知的理论观点首次得到验证。”“我们已经证实,注意力在很大程度上是通过抑制这种协调的神经元放电活动来起作用的。”“这项工作打开了一扇通往神经代码的窗户,并将成为我们理解感知背后的神经机制的一部分。”对感知的神经语言有更深入的理解,这对于构建视觉假肢至关重要。

接下来,科学家们计划研究构成大脑视觉回路的不同类型的细胞,以便更好地理解注意力和感知的神经基础。

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