来源:科技日报

面前摆着一块美味的奶酪，任何一只小老鼠都会兴致勃勃地奔向美味。但是如果一只凶猛的猫出现在奶酪旁边，老鼠会做出什么选择呢？食物和生命个更重要？

现在，中国科学家已经发现，大脑动态评估选择这些信息的重要机制，大脑应该首先评估选择相关信息的重要性，然后通过计算做出选择。最近科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所研究员朱英杰与斯坦福大学生物系教授陈晓科合作完成了最近发表在美国《科学》杂志上的这一重要发现有望帮助我们了解决定未来生活成败的选择是如何做出的，开启脑科学研究的另一个重要领域。

研究发现，大脑有一个关键的脑区——丘脑室旁核，动态评估外部信息的重要性（PVT），该脑区可以评估事件在不同环境和生理状态下的重要性，从而帮助我们做出适当的选择。他们利用光遗传学技术结合电生理和光纤记录技术，首次发现在小鼠大脑中存在一群神经元能够外界信息的重要性（即生物学显着性）进行编码，这些位于大脑中部PVT大脑区域的神经元活动可以反映外部刺激的重要性，并动态地改变内部生理状态和外部环境，从而控制学习能力。

朱英杰告诉《科技日报》，判断信息的重要性是大脑的先进功能，它可以帮助人们更好地适应多变的环境，控制人们的注意力和学习能力。这一发现为人们未来的研究如何提高大脑的认知和学习能力奠定了重要的基础，对普通人和大脑疾病患者的认知和治疗具有突破性意义。

评估信息在大脑中的重要性

在当今社会，我们一直接受大量信息的轰炸。为什么你从大量信息中提取最重要的信息并做出适当的反应？

朱英杰说：这是大脑信息处理面临的一个基本问题。。此前，国际科学界普遍认为，PVT通过实验论证，朱英杰对同一脑区的基本生理功能进行了全面研究PVT动态编码事件的重要性概念。

这项重要的研究扩大了我们对丘脑功能的理解，发现了影响学习和记忆的重要神经机制。这项工作将引起脑认知和脑疾病研究的广泛关注，并吸引更多的研究人员探索PVT美国斯坦福大学终身教授罗伯特·马伦卡评论道。

研究人员首先训练老鼠有条件地学习嗅觉巴浦洛夫，偶尔将不同的气味刺激与奖励（水）或惩罚（吹气或电击）联系起来，发现位于大脑中部PVT神经元可以被重要事件激活，无论是奖励还是惩罚性刺激PVT。

联合团队发现小鼠对气味的反应也很有趣。他们第一次给老鼠呈现出不喜不厌的中性气味。如果是第一次，可以激活PVT；但如果气味反复出现，没有任何后果，PVT反应逐渐消失；当该气味与奖赏或惩罚偶联起来时，PVT又能被激活。此外，PVT被激活的范围也能反映刺激的强度。两滴水的奖励比一滴水更能激活PVT，强烈的惩罚(电击)比微弱的惩罚(吹气)更能诱发PVT反应。

论文通讯作者陈晓科说：这是科学家第一次在丘脑中发现能反映外界刺激重要性的神经元。。《科学》杂志评论员评论说，朱英杰等人的实验证明了这一点PVT它在编码显著性和控制联想学习效果方面起着重要作用。论文中的实验设计非常巧妙，结果和显示非常清晰，从而在理解这一神秘大脑功能方面迈出了重要一步。

人为干预可能会让你缓解七年之痒

朱英杰和他的团队在发现大脑中存在评估信息重要性的大脑区域的基础上，进一步思考如何深入挖掘这种响应机制的意义。

当老鼠饿的时候，食物对它来说是一个非常重要的资源；但当它吃饱的时候，食物的诱惑就会大大降低。此外，外部环境的变化也影响了事件的重要性。即使老鼠饿了，食物他面前，但如果食物旁边有一只猫，猫的重要性（重要性）大于食物，老鼠会抑制对食物的冲动，首先避免猫。

从不同角度反复验证光纤成像记录技术和单细胞电生理记录技术，发现PVT根据动物的内在生理状态和外部环境，神经元的活动能动态反映动物对重要性的判断。

同样是用于奖赏的水，该信息能够在口渴的小鼠上诱发更大的PVT反应。当小鼠处于较弱的惩罚(吹气)环境时，水的奖励信息会诱发很多PVT反应；但如果切换到较强的惩罚(电击)环境中，也是水的奖励信息，只能刺激较小的PVT反应。这说明PVT该活动反映了奖励的相对重要性（显著性）。

此外，他们还在研究中发现PVT脑区对预期奖励失败有动态评估机制。换句话说，当老鼠每天在冰箱前找到一块奶酪时，它就习惯了这种奖励。然而，有一天，当老鼠在冰箱前看不到奶酪时，它的心理失落感会被激活PVT。

然而，由于动物有消退学习的能力，即如果它们习惯了冰箱前没有奶酪，它们会逐渐习惯于这种失落感，并停止行为。就像夫妻的七年之痒一样，如果他们习惯了彼此的存在，PVT反应也会趋于平淡，此时夫妻可能会成为家庭。但如果有外部环境的刺激，初恋时的心跳感可能会重新激活。

然而，研究人员还发现，如果他们抑制小鼠，PVT在活动中，消退学习的过程会变慢。对于上述例子，人为干预也可能减缓情绪消退的过程，使夫妻双方始终保持心动。

打开窗户，以提高注意力和学习能力

过去，国际科学界是对的PVT研究主要与焦虑、恐惧、抑郁等负面情绪有关。他们通过实验论证提出了颠覆性的建议PVT动态编码事件的重要性概念。

评估信息的重要性有助于关注重要事件，从而提高学习能力。利用光遗传学神经调节发现，PVT控制小鼠学习的速度和效果。在嗅觉巴浦洛夫条件学习中，小鼠可以学习气味与水奖励的偶联，表现为预期的舔水。人工利用光遗传技术抑制PVT活动结束后，这种偶联学习的速度和效果受到很大损害。这说明，PVT活动对学习能力非常重要。

近年来，脑科学研究正在从传统的读脑转变为控脑。朱英杰等人的研究工作是正确的PVT脑区的读和控。通过调节PVT大脑区域的神经活动，他们发现大脑区域的神经元活动控制着小鼠的学习能力。当使用光遗传技术抑制时PVT活动结束后，偶联学习的速度和效果大大受损。

未来，我们将进一步研究我们能否通过增强进一步研究PVT活动来提高人们的注意力、增强人们的学习能力，这将为转化应用打开一扇窗口。”朱英杰表示。此外，该大脑机制的研究发现也可能会为未来类脑智能与人工智能技术的结合提供新的研究思路。

刘传书