Nature老鼠如何看待人类世界？研究人员破解了老鼠的神经元程序

分类是大脑组织我们日常生活中遇到的几乎所有事物的工具。对信息进行分类简化了我们复杂的世界，帮助我们对新的体验做出快速有效的反应。马克斯·普朗克神经生物学研究所(Max planck Institute of Neurobiology)的科学家们现在已经表明，老鼠的分类能力也惊人地好。研究人员识别了编码学习类别的神经元，从而证明了抽象信息在神经元水平上是如何表现的。

一个蹒跚学步的孩子正在看一本新的图画书。突然，它指着一幅插图喊道:“椅子”。那孩子做了正确的决定，但这对我们来说并不是特别重要。我们毫不费力地把各种椅子都认作“椅子”。然而，对于一个蹒跚学步的孩子来说，这是一个巨大的学习过程。它必须把书中描绘的椅子和它已经认识的椅子联系起来——即使它们可能有不同的形状或颜色。孩子是怎么做到的呢?

答案是分类，分类是我们思考的基本要素。该研究的第一作者Sandra Reinert解释说:每当孩子遇到一把椅子，它就会储存这种体验。根据椅子之间的相似性，孩子的大脑会将椅子的属性和功能抽象出来，形成“椅子”的类别。这样，孩子们就能很快地把新椅子和它所包含的知识联系起来。

我们的大脑不断地进行分类:不仅是童年时期的椅子，而且是任何特定年龄的任何信息。这给我们带来了什么好处呢?该研究的资深作者pieter Goltstein说:“我们的大脑正试图找到一种方法来简化和组织我们的世界。如果没有分类，我们就无法像现在这样有效地与环境互动。”换句话说，我们必须学会每碰到一把新椅子，我们就可以坐在上面。因此，对感官输入进行分类对我们来说是必要的，但大脑中潜在的过程在很大程度上是未知的。

老鼠的分类能力惊人地好

Sandra Reinert和pieter Goltstein，以及Mark Hübener和Max planck神经生物学研究所的组长和主任Tobias Bonhoeffer，研究了大脑如何存储抽象信息，如学习类别。由于这很难在人类身上进行研究，科学家们测试了老鼠分类的方式是否与我们相似。为此，他们给老鼠展示了不同的条纹图案图片，并给它们一个分类规则。其中一组动物必须根据条纹的厚度将图片分成两类，另一组根据它们的方向将图片分成两类。老鼠能够学习各自的规则，并可靠地将这些图案分类到正确的类别。在这个最初的训练阶段之后，他们甚至把他们之前没有见过的条纹图案归入正确的类别——就像拿着新书的孩子一样。

不仅如此:当研究人员改变排序规则时，老鼠忽略了它们之前所学的内容，并根据新的规则重新排序图片——这是我们人类在学习新事物时一直在做的事情。因此，该研究首次证明了老鼠分类的程度和精度，从而接近我们的抽象能力。

神经元逐渐形成一种类别表征

有了这一发现，研究人员现在能够调查老鼠大脑分类的基础。他们重点研究了前额叶皮层，这是人类参与复杂思维过程的大脑区域。调查显示，当动物将条纹图案分类时，这个区域的某些神经元就变得活跃起来。有趣的是，不同的神经元组会对不同的类别做出选择性的反应。

Tobias Bonhoeffer解释说:“在老鼠大脑中发现类别选择神经元是一个关键点。它让我们第一次观察到这类神经元从开始到结束的活动。这表明神经元并不是立即获得它们的选择性，而是在学习过程中逐渐发展。”

分类选择神经元是长期记忆的一部分

科学家们认为，只有当获得的知识从短期记忆转变为长期记忆时，前额叶皮层的分类选择神经元才会起作用。在那里，细胞将这些类别储存为语义记忆的一部分——所有事实知识的集合。在这种情况下，我们应该记住，我们学习的类别是大脑让我们的世界更简单的方式。然而，这也意味着这些分类并不一定是“正确的”或正确反映现实。

通过研究老鼠的类别学习，这项研究为抽象思维的神经元基础增加了重要的细节，并提醒我们，复杂的思维不仅仅是我们人类独有的。

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Sandra Reinert, Mark Hübener, Tobias Bonhoeffer, pieter M. Goltstein
Mouse prefrontal cortex represents learned rules for categorization
Nature, online April 21, 2021