最新研究表明大脑中神经元的多路复用

早在电信初期，工程师就设计了一种巧妙的方法，可以通过一条电线同时发送多个电话。这种技术被称为时分复用，可以在发送每条消息的各个部分之间快速切换。

杜克大学的最新研究表明，大脑中的神经元可能具有类似的策略。

在研究猴子如何对声音做出反应的实验中，一组神经科学家和统计学家发现，一个神经元可以通过在与一种声音相关的信号和与另一种声音相关的信号之间切换来编码来自两种不同声音的信息。

“我们问的问题是，神经元如何一次保存关于世界上两种不同刺激的信息?”心理学和神经科学系以及杜克大学神经生物学系教授詹妮弗·格罗(Jennifer Groh)说。

格罗说：“我们发现，给定的神经元在一段时间内会对一种刺激做出反应，而在其他时间段内它会对另一种刺激做出反应，”格罗说。“他们似乎能够在每个人之间交替。”

结果可以解释大脑如何处理来自我们周围世界的复杂信息，还可以洞察我们的某些感知和认知局限性。结果出现在7月13日的《自然通讯》上。

为了实现这一发现，Groh和她的团队与杜克大学统计科学副教授Surya Tokdar合作，开发了几种新的分析方法并将其应用于实验数据。

大多数关于单个神经元行为的研究一次只研究一种刺激，着眼于当对象演奏单个音符或显示单个图像时单个神经元的反应。

但是现实很少如此简单。我们的大脑能够一次处理多种刺激-例如在聚会上听朋友在后台播放音乐的乐曲，或从颤音昆虫交响中挑选出蝉鸣。

杜克大学心理学和神经科学系的研究科学家瓦莱里亚·卡鲁索(Valeria Caruso)说：“从编码单个对象的单个神经元到编码多个对象的神经元，这是不明显的。”“我们想提供一个中间步骤，研究神经元如何编码一小组对象。”

使事情复杂化的是，单神经元研究表明，许多感觉神经元都经过了广泛的调谐，这意味着每个神经元都能够对一定范围内的声音做出响应。不同的频率。例如，由您朋友的声音触发的相同神经元也可能由您喜欢的曲调的音符触发。

格罗说：“如果我是神经元，并且能够对枕头和靠在其上的沙发的图像做出反应，大脑如何推断出枕头和沙发都存在?”

在实验中，研究人员将猴子坐在黑暗的房间里，并训练它们朝听到的声音方向看。研究人员播放一种或两种声音，每种声音的频率不同，并且来自不同的位置。

当研究人员一起演奏两种声音时，猴子首先朝一种声音的方向看，然后又朝另一种声音的方向看，这表明猴子识别出两种不同声音的存在。

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