哥伦比亚大学的神经科学家发现，处理基本感官信息的简单大脑区域也可以指导复杂的精神活动。

这项新研究表明，躯体感觉皮质（负责触觉的大脑区域）的细胞在奖励学习中也发挥着关键作用。奖励学习是一种复杂的学习类型，它允许大脑将一个动作与一个愉悦的结果联系起来，是我们将工作与薪水、A+与学习联系起来的基础。

发表在《细胞报告》(Cell Reports)上的这项新研究提供了证据，证明学习和记忆并不局限于几个特定的区域，而是可能渗透到大脑中。

我们的大脑擅长在看似不相干的信息之间建立联系或关联，但这些关联存储在哪里仍是一个待解决的问题，”哥伦比亚大学莫蒂默·B·祖克曼大脑行为研究所(Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute)的首席研究员、该论文的资深作者Randy Bruno博士说。通过今天的研究，我们不仅目睹了这些关联在单个脑细胞上实时形成，而且还表明，这种学习发生在一个我们预料之外的大脑区域。”

大多数细胞由一个细胞体组成，但神经元的形状更为复杂：它们的身体有向外伸出的分支。这些被称为树突的树状分支，可以从单个细胞扩展到数千个，并将电脉冲从邻近的神经元连接到树突上。

树突的组织和布局在躯体感觉皮质中特别有趣。它像一个多层蛋糕，包含六个层次，每一层看起来都有点不同。

躯体感觉皮质的神经元位于第五或第六层深处，但它们的树突一直延伸到最顶层。” Bruno博士说，他也是哥伦比亚大学瓦格洛斯外科医生学院(Columbia's Vagelos College of Physicians and Surgeons)神经科学副教授。结果是一个错综复杂的树突网络充满了躯体感觉皮质的顶层，就像茂密森林的树冠。”

在监测这些树突的活动时，研究人员训练老鼠执行一项简单的感官任务。在黑暗的房间里，老鼠用胡须来感知一根小杆子。老鼠一旦碰到这根杆子，就能按下杠杆放出水来。

Bruno博士说:因为这项任务涉及到动物的触觉，所以我们预测当胡须接触到杆子时，身体感觉皮质的树突会发生反应。但在任务的第二部分，当老鼠喝到水时，同样的树突再次发生反应，这是我们没有预料到的。”

这种将感觉树突直接与奖励学习联系起来的结果令人费解。奖励学习是大脑将一系列动作与良好的感觉联系起来的过程，因此这些动作更有可能被重复。几十年的研究表明，奖励学习是由不同的大脑区域引导的，但研究人员很少关注感觉皮质。

相反，传统观点认为，感觉皮质只是传递有关外部刺激的基本信息，比如触须触碰杆子。这些信息被发送到一个联合皮质（负责收集和组织信息），以便在额皮质进行进一步的处理。额皮质是大脑中较为复杂的区域之一。

Bruno博士说:我们的研究结果表明，大脑开始学习复杂联系比之前认为的要早。”

事实上，当研究人员把杆子拿掉之后，令人惊讶的一幕出现了。当老鼠喝到水时，它们的躯体感觉树突仍然在发生反应。相比之下，水对从未学习过这项任务的老鼠的神经活动没有影响，这表明这种联系是后天形成的。

至于大脑为什么会进化到使用看似简单的脑细胞来学习，Bruno博士提出，这可能是大脑领先的一种方式。

Bruno博士说:如果主要的感觉区域在一开始就承担起部分工作，那么我们可能会更快更好地学习简单的联系。例如，学习红色的停车标志，可以让你在这个标志映入眼帘时就立刻刹车——这是一种明显的生存能力。”

一个待解决的关键问题是，躯体感觉皮质的化学释放，是否促进形成了驱动奖励学习的良好感觉？

Bruno博士说:化学物质多巴胺是大脑其他区域奖励学习的主要驱动力，但多巴胺在躯体感觉皮质中基本缺失。肯定还有另一种类似的神经调质在起作用，这是我们正在积极探索的东西。”

少儿脑科技小课堂系头条号签约作者

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190219143518.htm