声音的有意识感知由大脑中专门的神经元组成

由法国人脑项目的研究人员共同领导的一项新研究揭示了有意识的倾听是如何在大脑中产生特定声音的神经元集合的。在清醒的时候，成百上千的神经细胞可以同时协调形成这些特定的声音模式。在麻醉状态下，仍然可以观察到大脑对听觉刺激的反应，但与自发的大脑活动难以区分。这项结合了体内实验和计算模型的研究发表在《Nature Neuroscience》上。

　　

   

   

清醒时(白点)和麻醉时(绿点)听觉皮层一组神经元的活动。每个点对应一个神经元的电脉冲。神经元细胞体的图像叠加在这张图上。    

由法国人脑项目的研究人员共同领导的一项新研究揭示了有意识的倾听是如何在大脑中产生特定声音的神经元集合的。在清醒的时候，成百上千的神经细胞可以同时协调形成这些特定的声音模式。在麻醉状态下，仍然可以观察到大脑对听觉刺激的反应，但与自发的大脑活动难以区分。这项研究结合了体内实验和计算模型，发表在《Nature Neuroscience》。

即使在我们无意识的情况下，大脑中持续的活动与感官感知结合起来，对刺激做出反应和处理。然而，目前还不清楚是这种联合活动对每种刺激的处理方式不同，还是相同的潜在动力在起作用。与无意识状态相比，区分有意识知觉中的神经元活动仍然是一个复杂的问题。

这项由研究员Alain Destexhe(巴黎萨克莱大学神经科学研究所)和Brice Bathellier(巴黎巴斯德听觉研究所)进行的研究，现在对大脑在这些状态下对声音的反应有了新的认识。

科学家们发现，当有意识地感知声音时，大脑皮层在特定的神经元集合中自我组织，产生“创造性”的活动模式。当大脑在麻醉状态下感知听觉刺激时，也会出现数百个神经元的集合，但只有在清醒和意识状态下，特定的神经元才会出现，并与特定的声音联系起来。

研究人员使用了一种光学记录技术，钙成像与多光子显微镜相结合，来跟踪小鼠在清醒和麻醉状态下听觉皮层中近1000个神经元的活动。

为了解释观察到的数据，研究小组模拟了不同的假设，关于是什么决定了被激活的神经元组。这项分析表明，在麻醉状态下，神经元成为声音反应的一部分的可能性很大程度上受其成为自发活动的一部分的可能性的影响，从而减少了编码实际声音信息的自由度。在清醒状态下，这两种可能性更加独立，为以不同方式编码信息提供了更大的可能性。

在麻醉状态下，大脑皮层会对听觉刺激做出反应，但这种反应会唤起在没有刺激的情况下自发活动中已经存在的神经元集合。如果刺激是在清醒时感知到的，听觉皮层就会产生新的组合，这些组合针对每一种声音。通过使用听觉输入纤维成像技术，研究人员还表明，新的组合完全是在皮质水平上产生的。

“与无意识状态相比，大脑皮层在清醒时更有创造力，在对每个声音做出反应时，会创造出新的神经元活动模式。这种创造力似乎是感官知觉的一个重要关联。”

Awake perception is associated with dedicated neuronal assemblies in the cerebral cortex