汪小京教授等闡釋大腦如何過濾無關信息

　　設想你身處嘈雜的咖啡廳，展卷欲覽，為了專注于你手中的讀物，你需要忽視人群的嘰嘰喳喳、茶杯的叮叮當當——你需要讓你的大腦過濾掉來自聽覺的無關刺激，為你視覺所關注的卷上文字“打開閘門”。

　　這看似尋常的場景，卻引發了神經科學家們對于大腦處理相關與無關信息機制的興趣。在最新一期的《自然-通訊》雜志上，紐約大學、上海紐約大學的研究人員提出了一種基于計算模型的全新理論，該理論闡釋了大腦如何在不同環境下從眾多不相關的信息中過濾出相關信息。

　　“了解我們的大腦如何從所有呈現在我們面前的信息中選擇處理最重要的信息，對我們的日常生活尤為重要。”汪小京教授表示，“在大腦極為復雜的神經環路中，一定存有一個特別的閘門機制對相關信息進行著識別，并將其在準確的時間送到準確的地點。”

　　汪小京教授是上海紐約大學科研副校長、華東師范大學-紐約大學腦與認知科學聯合研究中心(上海紐約大學)主任、國家“千人計劃”特聘專家、紐約大學神經科學教授，同時也是這篇論文的通訊作者。

　　該項研究關注人類大腦的“交通警”——抑制性神經元。抑制性神經元通過抑制其他神經元、以及平衡刺激神經元活動的興奮性神經元，來確保人類對于外界各類刺激給予適當的神經反應。

　　“抑制性神經元是大腦神經環路的一個基本元素，我們的模型涉及多種抑制性神經元 的研究，”汪小京補充說，“我們的計算機模型表明，抑制性神經元可以讓一個神經環路選擇性地給一些信息打開特別的進入通道，并同時過濾掉其他信息。”

　　在汪小京教授實驗室的博士生楊光宇所做的實驗分析中，該研究團隊設計了一個模型， 標識出了抑制性神經元比以往認知的更為復雜的作用。

　　該研究團隊主要研究一種特殊的抑制性神經元。這種神經元專門負責抑制興奮性神經元的樹突(注:樹突是神經元的組成部分，負責接受其他神經元的信息輸入)。這些“樹突靶向”的抑制性神經元可以被名為生長激素抑制素(somatostatin)的生物標志物所標識， 并且可以被實驗學家們有選擇性地進行研究。研究團隊提出，神經元樹突靶向不僅可以控制對單個神經元的總體輸入，還可以控制單個神經通路的在該神經元上的輸入，例如視覺和聽覺通路在某個神經元上的輸入。

　　“以往人們認為這種對單個神經通路的控制是困難的，因為抑制性神經元與興奮性神經元之間的聯結看起來密集且無結構。”楊光宇表示，“我們研究的特別之處在于發現了抑制性神經元可以實現選擇性地給特定通路的信號打開通道所需要的精準性。”

　　該研究團隊使用計算模型表明，在看似隨意的神經元的聯系中，樹突靶向抑制性神經元可以通過“對齊”不同的神經通路的興奮性輸入來引導單個神經通路的信息輸入。而這種對齊可以通過大腦經驗學習的機制——突觸可塑性得到實現。

　　據悉，這項研究的另一位合作者是John David Murray。在參與此項研究時，他曾是汪小京教授實驗室的博士后研究員。目前，他作為助理教授在耶魯大學任教。