小鼠为何能识别“窝”华东师大科研人员发现编码“窝”概念脑细胞

    解放日报2007年4月12日报道   家具城里的各式家具，我们为何能毫不费力地判断出床、椅子和桌子？记者4月10日获悉，华东师大科研人员在小鼠大脑发现能编码“窝”概念的脑细胞，这一发现对研究人类大脑的抽象概念及高级认知功能具有指导意义。该研究成果发表于近日出版的《美国科学院院报》。
　　
    日常生活中的许多物品，虽然不一定见过，但依靠大脑的抽象概括能力，我们能作出正确判断，从而产生相应合适的行为。可见，抽象概念在指导人们的日常行为中具有重要作用。

    抽象概念在大脑中如何形成？华东师大脑功能基因组学研究所林龙年与钱卓，研究了小鼠对“窝”概念的神经编码机制。他们运用先进的多通道在体记录技术，即用世界上最轻巧的精细微电极推进器，把96根比头发还细得多的微电极插入小鼠“海马”脑区。戴在小鼠头顶的“电极帽”传送神经元动态，研究人员可以成功记录到多达几百个神经元的活动情况。记录显示，在小鼠大脑有些特定脑细胞，对它自己睡觉的“窝”有特定反应。研究人员把这些脑细胞命名为“窝细胞”。

    一系列实验显示出许多有趣现象。研究人员给小鼠呈现不同形状的新“窝”，比如圆形、方形或三角形，这些“窝细胞”都有很好的反应；用纸板、塑料、金属和棉花等不同材料制作的新“窝”，也能引起“窝细胞”的反应，虽然这些新“窝”小鼠以前从没见过。实验表明，小鼠大脑“窝细胞”对“窝”的反应，并不依赖于各种“窝”的具体形状、质地、味道等属性，而体现出一种编码“窝”概念的特点。

    “窝细胞”到底是如何来编码“窝”概念的？研究人员为此又设计了一些实验。其中一个实验是给小鼠呈现一个在地面上凹下去的“窝”，另一个实验是把“窝”放在一块透明的玻璃板下，结果“窝细胞”对前者仍有反应，而对后者却没有反应。这说明小鼠对“窝”概念的编码，是通过对该物体的潜在功能的探索而形成的。也就是说，只要物体能提供一个舒适安全、大小合适的空间，小鼠大脑内的“窝细胞”就会被激活，小鼠就会把它当作可以睡觉的“窝”，而不在乎这个“窝”的一些其它物理属性。这一神经编码过程，反映了大脑对日常生活中各类物体形成抽象概念的神经机制。

    该研究课题是在国家973计划项目“利用模式动物研究高级认知机理”资助下完成的，也得到了教育部、上海市科委和国家自然科学基金的大力支持，同时也是华东师大脑功能基因组学研究所两年前在记忆编码研究领域取得突破后，在脑高级认知研究领域获得的又一项重要进展。