犯错也有道理，感觉皮层在学习中的高阶计算作用

发布时间：

2025-04-01 11:16

来源：

脑科学网

传统观点认为，动物学习速度较慢，且学习过程主要依赖于非感觉脑区的活动，而感觉皮层仅负责处理感觉输入。然而，约翰霍普金斯大学的研究团队通过观察小鼠大脑中单个神经元的活动，颠覆了这一假设。他们的研究发现，感觉皮层不仅参与感觉处理，还在学习过程中扮演关键角色，这一发现可能适用于包括人类在内的所有动物物种。

研究人员设计了一项听觉go/no-go任务，训练小鼠在听到特定音调（tone）时舔舐，而在听到不同声音时不舔舐。通过双光子钙成像技术，研究团队记录了小鼠听觉皮层中神经元的活动，并结合光遗传学技术对特定脑区进行沉默实验，以验证这些区域在学习中的作用。

研究发现，小鼠在20到40次尝试中就能学会任务，学习速度远超传统假设中的“数千次尝试”。这一结果表明，动物可能比我们想象的更聪明，且学习速度更快。此外，研究还发现，学习活动主要发生在感觉皮层，而非高级认知功能。

研究团队进一步发现了两类高阶信号：奖励预测信号：在训练初期，小鼠的听觉皮层中迅速出现了一种与奖励预测相关的信号，这种信号在早期错误行为中尤为明显，但在小鼠成为“专家”后逐渐消失；舔舐抑制信号：另一组神经元编码了舔舐抑制行为，这些信号驱动了较慢的表现提升。

研究还发现，当小鼠在任务中犯错时，其大脑活动显示它们已经掌握了任务规则，只是在进行“边界测试”，即尝试不同的行为选项以探索更多可能性。这一发现表明，动物的错误行为可能并非由于无知，而是出于策略性探索。研究发表在 Nature 上。