通过对仓鸮的研究，约翰霍普金斯大学的科学家认为，他们已经迈出了重要的一步，解决了大脑如何选择最关注的长期谜团。最新一期《细胞报告》杂志的封面文章可能适用于包括人类在内的所有动物，并对注意力缺陷障碍等疾病引起的大脑问题提供了新的见解。
“世界上有一百万种东西轰炸我们的眼睛、耳朵、皮肤和其他感觉器官。在所有这些事情中，我们最需要关注哪些特殊信息来驱动我们的行为？”合著者约翰霍普金斯大学的神经科学家Shreesh Mysore说。“我们的工作为大脑如何解决问题的关键组成部分提供了一个非常漂亮的答案。”尽管对动物前脑的研究已经进行了几十年，但科学家们还没有找到一个很好的答案来解决大脑如何决定关注什么的问题。相反，研究人员决定研究中脑，这是从鱼类和哺乳动物到鸟类和人类的各种大脑进化的一个古老部分。
“所有的动物都需要注意可能影响我们生存的事情，但我们并不都有高度发达的前脑，”同时也是心理学和脑科学助理教授的迈索尔说。研究人员选择猫头鹰进行研究，因为它们不仅有清晰的视觉和听觉，而且像所有鸟类一样，它们的中脑组织使跟踪特定神经元的活动相对容易。
在这里，研究人员在监视器上展示了15只猫头鹰的视觉刺激，并测量了它们中脑中单个神经元的活动。他们的发现令人费解，出乎意料。虽然单个神经元通常编码地形上的视觉空间，这意味着相邻的神经元编码世界相邻部分的空间，但在这里，他们发现单个神经元对几个位置做出反应，有时相距很远。
为了找出为什么这些神经元增加了一倍甚至三倍，第一作者，电气和计算机工程博士候选人Nagaraj Mahajan设计了一个模型。他发现，如果神经元需要向世界上最重要的位置发出信号，无论视觉输入来自哪里，它们在保持新陈代谢和布线成本的同时对空间进行编码的唯一可能方式就是神经元数量少于世界，每个神经元编码多个不同的位置。真正猫头鹰的大脑几乎完全符合这些计算出来的预测。
当他们计算中脑神经元时，它们比可能的位置少40%。单个神经元代码的位置是通过组合原理来组织的，就像数独难题的解一样。迈克尔说：“这是第一次为我们提供了大脑如何在所有可能的位置上解决选择问题的答案。”“我们现在拥有的是一个基本和普遍问题的令人满意的答案。希望这项研究的见解能够很好地总结为人类。”
该团队希望通过了解大脑如何在神经层面解决注意力问题，能够对注意力缺陷/多动障碍或多动症等疾病中的问题做出明智的预测。迈索尔说：“我们的想法是，这些中脑神经元可能是解决无法集中注意力的难题的关键。“这是基础研究，但它正在建立一种理念，即它最终可以在患者身上进行测试，如果我们幸运的话，它可以帮助我们提出治疗方法。”
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