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科学家“观察”到人脑编码新概念过程

美国卡内基·梅隆大学(CMU)利用先进的脑成像技术,观察了大脑对某种具体事物的编码过程,并能通过脑活动标记知道一个人正在想什么。相关论文发表在近期《人脑图谱》杂志上。

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据物理学家组织网日前报道,研究人员让16名志愿者学习8个新动物的概念,其中一个是史密森尼研究所2013年公布的一种新发现的食肉动物犬浣熊。他们一边教志愿者学习,一边用功能磁共振成像仪(fMRI)观察新概念如何在脑中形成神经表征。


“知道犬浣熊的人有几百万。在他们阅读关于犬浣熊的信息时,脑中发生了永久变化,我们在实验室里对这一过程进行精确检测。当人们了解犬浣熊主要吃水果而不吃肉时,他们的左额下回以及其他几个脑区按自己的编码存储了这一新信息。”CMU迪特里奇人文与社科学院认知神经科学教授马塞尔·贾斯特说,“对于学习新信息的每个人,新知识都被编码在同样脑区,因为所有人的脑似乎用了相同的归档系统。”


该研究一个重要发现是,这8个动物概念各有其独特的激活标记,因此能通过计算机程序来确定志愿者所想的是8个动物中的哪一个。贾斯特说:“一个概念的激活标记是一个人存储这个概念有关知识的合成,每种知识存储在它自己的特征集合里。”


即使动物也有独特的激活标记,当动物和人类共享相同属性(如相同住处)时,就有类似的激活标记。也就是说,两个动物在某种属性上的相似,会导致它们的激活标记相似。这表明激活标记不是随意的,而是有意义的、可解释的。


另一个重要发现是,一旦掌握了某种概念属性,它就会完好地存在大脑中,不会受以后再学习其他属性的影响。这表明我们所学的东西具有相对的神经持久性。


贾斯特认为,这些发现提供了一个基础,其他研究人员可以继续追踪一个新概念变成脑中新标记的过程。他们还可能开发出一种新的测评工具,评价学习复杂概念的过程,如高中的物理概念,并通过fMRI图形分析,诊断出学生对一个概念的哪些方面有所误解或忽视,以帮助指导下一步的教学互动。


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