首页 > 母婴 > 正文
Qzone
微博
微信

鱼也有预测能力!科学家在斑马鱼大脑内发现预测错误的神经元

前瞻网    2021-10-02 17:34

 

1

来自日本理化学研究所脑科学中心(CBS)的科学家们发现了大脑中的特殊神经元,这些神经元可以监测鱼类的预测是否会成真。通过利用一个新的虚拟现实装备的水族馆,在那里可以对斑马鱼进行大脑成像,当鱼通过虚拟现实线索学习和导航时,研究人员发现了可以有效避免风险的神经元,并在大脑中创建了一个“危险地图”,从而逃到安全地带。

预测未来是鱼类和人类决策的一个组成部分。当实际情况与预期不一致时,大脑会“预测错误”,让我们知道预期是错误的。预测是由环境的内部模型形成的,就像人一样,新的研究发现鱼类的大脑中有这样的模型。研究人员在斑马鱼学会在鱼缸中避免危险时,实时监测与预测错误相关的大脑活动。研究发现,这些鱼试图保持较低的预测误差以有效地避免危险。由于规避风险是一种进化上的保守行为,这些结果揭示了包括人类在内的所有脊椎动物共享的重要大脑回路。

斑马鱼体积小且透明,因此很容易记录它整个大脑的活动。在实验中,鱼游动时看到了红色或蓝色虚拟现实区域的选择,并学会了将虚拟区域的颜色与危险或安全联系起来。研究人员对大脑的前部称为端脑的部分特别感兴趣,它与哺乳动物的大脑皮层和其他结构相对应,并有助于决策。当斑马鱼学会在虚拟现实中避免危险时,它们大脑活动的延时变化被记录下来,从而发现了代表预测错误的神经元。

当鱼开始学习选择穿过蓝色环境的虚拟路线会导致危险,而选择红色路线意味着安全时,出现了不同的活跃的神经元群。后来,在实验中逆转了这种关联,即红色变得危险而不是蓝色,导致了这些神经元的失活。这告诉研究人员,这些神经元可能是在为一个行为规则编码,而不仅仅是鱼看到的颜色。在对虚拟现实空间的另一个改变中,风景被改变了,以便它不会根据鱼的尾部运动而改变。例如,试图通过翻转尾巴来向前游,并没有像预期的那样使景色退去。这些操作揭示了一组神经元,只有当鱼认为,能让它们到达安全地带的行动没有产生预期结果时,这组神经元才被激活。研究人员认为这群神经元是在大脑中对预测错误进行编码,将周围环境的实际景象与预测景象进行比较,它们已经知道如果以某种方式行事,将会到达安全地带。

研究人员表示,每一种动物都必须根据它以前学到的东西来对未来进行预测。现在,从研究中知道这些预测是如何与动物实际遇到的情况相比较,以及斑马鱼大脑的哪些部分驱动了随后的决策。

题为“Zebrafish capable of generating future state prediction error show improved active avoidance behavior in virtual reality”的相关研究论文发表在《自然-通讯》上。

前瞻经济学人APP资讯组

本文来源前瞻网,转载请注明来源。本文内容仅代表作者个人观点,本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议。(若存在内容、版权或其它问题,请联系:service@qianzhan.com)

 

责任编辑: 3976DBC

责任编辑: 3976DBC
人家也是有底线的啦~
广告
Copyright © 2018 TOM.COM Corporation, All Rights Reserved 雷霆万钧版权声明
违法信息/未成年人举报:010-85181169     举报邮箱/未成年人举报:jubao@tomonline-inc.com