人類海馬體和內嗅皮質神經元編碼經驗的時間結構

核心概念

人類海馬體和內嗅皮質神經元能夠自發地整合「什麼」和「何時」的信息,提取持久且可預測的人類經驗時間結構表徵。

摘要

本研究探討了人類大腦如何提取經驗的時間結構。研究人員記錄了植入顱內電極的患者海馬體和內嗅皮質神經元的活動,發現這些神經元能夠自發地修改活動模式,編碼複雜圖像序列的時間結構。這種時間結構表徵形成迅速,無需特別指示,並在序列刺激消失後持續存在。從海馬體-內嗅皮質神經元群體活動中恢復的時間結構圖與定義序列的結構圖高度相似,同時也反映了即將出現的刺激概率。此外,對序列圖的學習與神經元活動的自發、時間壓縮重放相關,重放對應於先前經歷的圖譜軌跡。這些發現表明,海馬體和內嗅皮質神經元能夠整合「什麼」和「何時」的信息,提取人類經驗時間結構的持久和可預測表徵。

統計資料

人類大腦能夠自發地整合「什麼」和「何時」的信息,提取持久且可預測的人類經驗時間結構表徵。
海馬體和內嗅皮質神經元的活動模式能夠反映複雜圖像序列的時間結構。
從神經元群體活動中恢復的時間結構圖與定義序列的結構圖高度相似,同時也反映了即將出現的刺激概率。
神經元活動的自發、時間壓縮重放與對序列圖的學習相關。

引述

「人類海馬體和內嗅皮質神經元能夠自發地整合『什麼』和『何時』的信息,提取持久且可預測的人類經驗時間結構表徵。」
「從海馬體-內嗅皮質神經元群體活動中恢復的時間結構圖與定義序列的結構圖高度相似,同時也反映了即將出現的刺激概率。」
「神經元活動的自發、時間壓縮重放與對序列圖的學習相關。」

從以下內容提煉的關鍵洞見

Human hippocampal and entorhinal neurons encode the temporal structure of experience - Nature

by Pawe... 於 www.nature.com 09-25-2024

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07973-1

深入探究

人類大腦如何在不同時間尺度上整合「什麼」和「何時」的信息?

人類大腦在整合「什麼」和「何時」的信息時，主要依賴於海馬體和內嗅皮層的神經元活動。這些神經元能夠逐漸調整其活動模式，以編碼複雜的時間結構，這一過程是自發的，並不需要特定的指示。研究顯示，這些神經元的活動不僅反映了刺激的順序，還能夠捕捉到即將出現的刺激的概率，這意味著大腦能夠在不同的時間尺度上進行預測。透過對神經元群體活動的分析，科學家們發現這些活動模式與序列的結構圖相似，顯示出大腦在時間和內容上進行了有效的整合，從而形成持久且可預測的經驗表徵。

如果序列中包含不確定性或變化,神經元的時間結構表徵會有何不同?

當序列中存在不確定性或變化時，海馬體和內嗅皮層的神經元時間結構表徵會顯示出更大的靈活性和適應性。在這種情況下，神經元可能會更頻繁地更新其活動模式，以反映新的信息和變化的環境。這種動態調整使得神經元能夠在面對不確定性時，仍然保持對時間結構的敏感性，並能夠快速適應新的刺激序列。這表明，神經元不僅僅是被動地記錄經驗，而是主動地參與到信息的整合和預測過程中，從而提高了對環境變化的反應能力。

這種時間結構表徵在其他認知功能(如決策、規劃等)中的作用是什麼?

時間結構表徵在決策和規劃等其他認知功能中扮演著關鍵角色。透過對「什麼」和「何時」信息的整合，個體能夠更好地預測未來事件，從而做出更明智的決策。在規劃過程中，這種表徵幫助個體評估不同選擇的時間成本和收益，並根據過去的經驗來調整未來的行動策略。此外，神經元的自發重放活動也可能在這些過程中起到重要作用，因為它們能夠在沒有外部刺激的情況下，重現過去的經驗，進一步強化對時間結構的理解和應用。因此，時間結構表徵不僅是記憶的基礎，也是高級認知功能的核心組成部分。