当前位置:澳门新葡亰www496cn > 澳门新葡亰www496 >

脑科学 解密听觉皮层全新的编码模式

作者: 澳门新葡亰www496cn|来源: http://www.zoofootball.com|栏目:澳门新葡亰www496|    日期:2020-05-26

  我们听到的声音会经由耳蜗、脑干和丘脑传递到初级听觉皮层(primary auditory cortex, A1),那么,声音是如何在A1中编码的呢?必须得承认,这是一门非常前沿的脑科学研究,它目前甚至还未有一个完整的体系,并且我相信在未来的几十年中或许都无法成书立说,只因它太神秘,它是宇宙中最奇特的1.5公斤物质,甚至比宇宙的结构还复杂。

  准备三年的一场绚烂首秀...在过去的三年,我的脑神经生长锥不断发送微丝或触须朝着该领域不断试探,它们沿其伸长、收缩,不断感觉着该朝哪个方向设定生长路线,找到各自在大脑中的连接及回路,并前往特定的地方,形成网状结构。

  三年时间,培育的数以亿万的脑神经,现在是开始收网的时候了:通过15讲基本理论、20个研究案例、18位重要认知神经科学家,以及在众多复杂的推理中剥离出对大脑如何发育并运作的研究,回答“大脑与音乐的关系”、“音乐如何影响大脑的理论问题”等,这些问题,涉及最新与代表的认知神经领域、认知心理学及其音乐神经学的参考资数目近10本,跨度从上世纪初到本世纪最具代表的研究,以脱口秀方式来为大家讲述15个有趣的问题,如“意识到底是什么?”、“是否天赋决定一切,是否我们再努力都没用?”、“音乐认知的脑生理科学”、“音乐与认知”等等有趣的问题。

  实验发现,在声音刺激开始后的10毫秒至几百毫秒的时间内(初始期),A1中会有大量神经元放电,表现为密集编码;然后,随着声音刺激的持续(持续期),A1中的放电神经元数量减少,表现为稀疏编码。

  传统的观点对此现象的解释是,在密集编码阶段,我们的大脑只是知道“有声音来了”,这时神经元的选择性是比较低的;而在稀疏编码阶段,我们的大脑会对听到的声音进行识别,这时神经元的选择性是比较高的。

  然而,近期来自美国圣路易斯华盛顿大学的研究者对传统观点提出了质疑,他们发现,密集编码阶段的神经元并非简单的“传话筒”,而是已经可以通过集群编码的形式对听到的声音进行识别。

  接下来,就让我们一起看看,他们是如何设计实验、分析数据来得出这样的结论的。

  研究者记录了在6段不同频率的纯音刺激时(每段刺激时长为500ms)狨猴A1中171个神经元的电活动,与前人的实验结果一致,他们发现在初始期,这些神经元的平均放电率很高,然后迅速降低。而且,在刺激初始阶段,神经元的选择性也比较低。

  通过分析不同时间神经元的编码信息量,研究者发现,初始期神经元的编码信息量较高,且利用单神经元的电活动对听到声音的解码准确率也高于持续期。

  大脑中的神经元经常采用群体编码(population coding)的方式,仅靠单个神经元的活动是很难解码出正确的信息的。因此,研究者又利用群体神经元的放电信息对听到的声音进行解码,他们利用主成分分析的方法将群体神经元活动分成3个成分,并发现不同频率的声音刺激在刺激开始后的30ms就可以被区分开来。接下来,研究者又利用三种常用的解码方法(linear discriminant, LDA; template matching based on an angulardistance metric, TMPCOS;template matching based ona Euclidean distance metric, TMPEUC)对听到的声音进行解码,他们发现,初始期50ms的群体神经元活动就可以达到近100%的解码率,甚至有高于持续期解码率的趋势。

  为了解答这个问题,研究者们计算了初始期(声音刺激开始后20ms)和持续期(声音刺激开始后200ms)不同时长的群体神经元活动的解码能力,他们发现,为了达到相同的解码正确率,初始期需要的神经元活动时间更短(下图中红色曲线)。

  综上,该研究发现了A1中神经元全新的编码方式,即用放电率而非选择性进行编码,这对理解大脑听觉系统的信息加工有非常重要的意义。

  然而,该研究采用的声音刺激仅仅是单一频率且单一强度的声波,而语音和音乐是由多个强度和多个频率的声波组合而成的,因此,A1在这些复杂的声音中是否也遵循类似的编码模式?我们期待神经科学家的进一步探索。

文章标签: 澳门新葡亰www496cn ,听觉编码

 上一篇:我国科学家揭示听觉皮层编码听觉认知的新机制  下一篇:人类婴儿期如何学语言?鸟儿学唱揭秘“听觉编码” 工程施工内部经济责任制承包协议(模板) 工程施工内部经济责任制承包协议(模板)_合同协议_表格/模板_实用文档。工程施工内部经济责任制承包协议 甲方: 乙方:施工承包人 (签......more+  2020-05-26/澳门新葡亰www496/Tags:施工经济责任制 落实精细化管理、狠抓安全责任助力城市可持续发展 5月15日,唐山市2020年建筑施工安全文明工地创建观摩会在中建一局承建的唐山南湖CBD项目召开。唐山市委常委、常务副市长付振波,市政府副......more+  2020-05-26/澳门新葡亰www496/Tags:施工经济责任制 我国科学家揭示听觉皮层编码听觉认知的新机制 你在哪里呢?当你接到这样一个电话时,即使环境嘈杂、信号不好,你仍然可以不费吹灰之力就听出电话那头的声音是熟人还是陌生人。每......more+  2020-05-26/澳门新葡亰www496/Tags:听觉编码 相关推荐 12、职业危害防治措施(要针对企业业务特点可能会导致的职业病种类制定相应的预防措施)(原件);13、危险性较大分部分项工程及施工......more+  2020-05-26/澳门新葡亰www496/Tags:施工经济责任制 鸟儿学唱揭秘“听觉编码”塑造机制 作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学......more+  2020-05-26/澳门新葡亰www496/Tags:听觉编码 河北:2021年底前实现危大工程可视化监控全覆盖 记者从河北省住建厅获悉,针对近年来河北省房屋建筑和市政基础设施工程施工领域(以下简称建筑施工领域)安全生产和风险防控形势日......more+  2020-05-26/澳门新葡亰www496/Tags:施工经济责任制 脑科学 解密听觉皮层全新的编码模式 我们听到的声音会经由耳蜗、脑干和丘脑传递到初级听觉皮层(primary auditory cortex, A1),那么,声音是如何在A1中编码的呢?必须得承认,这......more+  2020-05-26/澳门新葡亰www496/Tags:听觉编码 人类婴儿期如何学语言?鸟儿学唱揭秘“听觉编码” 科技日报北京8月13日电 (记者张梦然)人类婴儿期是怎么学习语言的?英国《自然神经科学》杂志12日发表的一项研究称,年幼的鸣禽在学习附......more+  2020-05-26/澳门新葡亰www496/Tags:听觉编码