神经学家如何解释“相对性”？

罗彻斯特大学科学家的一项新研究对大脑如何解读感官信息的神经机制提供了深入的见解。这项研究可能会应用于治疗大脑疾病和设计人工智能。

　　

想象你坐在火车上。你向窗外望去，看到旁边铁轨上的另一列火车似乎在移动。但是，你的火车是在另一列火车运行时停下来的，还是你在另一列火车停止时也在运行?

同样的感官体验——看火车——可以产生两种截然不同的感觉，导致你要么感觉自己在运动，要么感觉自己在静止，而周围的物体在移动。

人类的大脑不断地面对这些模糊的感官输入。为了解决歧义和正确地感知世界，我们的大脑采用了一个被称为因果推理的过程。

因果推理是学习、推理和决策的关键，但研究人员目前对参与这一过程的神经元知之甚少。

在《eLife》杂志上发表的一篇新论文中，罗切斯特大学的研究人员Greg DeAngelis等人，描述了一种涉及因果推理的新神经机制，它有助于大脑在自我运动时检测物体的运动。

这项研究为大脑如何解读感官信息提供了新的见解，并可能应用于设计人工智能设备和开发治疗大脑疾病的治疗方法。

DeAngelis说:“虽然我们之前已经了解了很多关于大脑如何处理视觉运动的知识，但大多数关于神经元的实验室研究都忽略了自我运动带来的复杂性。”“在自然条件下，识别物体在世界中的移动方式对大脑来说更具挑战性。”

现在想象一只静止的、蜷缩着的狮子等待着发现猎物;狮子很容易发现一只移动的瞪羚。就像静止的狮子一样，当观察者静止时，Ta很容易察觉到物体在移动，因为世界的运动直接映射到视网膜上的运动。然而，当观察者也在移动时，当Ta相对于场景中的物体移动时，Ta的眼睛在视网膜上的任何地方都在运动。这导致了一种复杂的运动模式，使大脑更难察觉世界上的物体何时运动，何时静止;在这种情况下，大脑必须区分观察者自身的图像运动和周围其他物体的图像运动。

研究人员在大脑中发现了一种类型的神经元，它具有一种特殊的反应特性组合，这使得该神经元非常适合用于区分自我运动和其他物体的运动。

“虽然大脑可能会使用多种技巧来解决这个问题，但这种新机制的优势在于，它可以在视野的每个局部区域并行执行，因此可能比更多的全局过程执行得更快，”DeAngelis说。“这种机制也可能适用于自动驾驶汽车，后者也需要快速检测移动物体。”

此外，这项研究可能在开发神经障碍的治疗方法和疗法方面有重要的应用，如自闭症和精神分裂症，在这些情况下，随意推理被认为是受损的。

DeAngelis说:“虽然这个项目是基础科学，重点是了解因果推理的基本机制，但这些知识最终应该适用于这些疾病的治疗。”

A neural mechanism for detecting object motion during self-motion