神经元反馈可能会改变我们“看到”的东西

“视错觉”现象

看到过不存在的东西吗?你的大脑是不是在捉弄你?

卡耐基梅隆大学生物科学助理教授Sandra J. Kuhlman及其同事发表在《神经科学杂志》上的一项研究表明，这些“把戏”可能是你的大脑对视觉系统不同部分神经元之间的反馈做出的反应。

理解这个反馈系统可以为视觉系统的神经元回路提供新的见解，并可能对理解大脑如何解释和理解感官刺激有进一步的启示。

许多视错觉会让你看到不存在的东西。以Kanizsa三角形为例: 当你将三个类似吃豆人的楔子放在正确的位置时，你会看到一个三角形，尽管三角形的边缘并没有画出来。

对此，来自卡内基梅隆大学脑中枢神经系统科学倡议和卡内基梅隆大学/匹兹堡大学认知神经基础联合中心的成员，Kuhlman解释说，“我们用大脑和眼睛看东西，你的大脑做出推论，让你看到三角形……视错觉证明了我们的视觉系统可以做一些令人惊奇的事情。”

“大脑”做出决定

当我们看一个物体时，我们所看到的信息通过神经元回路传播，从视网膜开始，经过丘脑，进入大脑的视觉皮层。在视觉皮层中，信息经过多个阶段的处理，最终被发送到前额叶皮层——大脑中做出决定的区域，包括如何对给定的刺激做出反应。

然而，并非所有的信息都停留在这条前进的道路上。在视觉皮层的加工的第二阶段，一些神经元会逆转进程，将信息发送回加工的第一阶段。卡内基梅隆大学的研究人员想知道，这种反馈是否可以改变视觉皮层中的神经元对刺激的反应，并改变发送到前额叶皮层的信息。

虽然有很多研究研究信息是如何通过视觉系统向前移动的，但很少有人研究向后移动的信息的影响。为了弄清楚从处理的第二阶段返回到第一阶段的信息是否影响了信息在视觉系统中的编码方式，研究人员需要量化从第二阶段返回到第一阶段的信息的数量。

他们使用老鼠模型，记录了当老鼠观察代表边缘的移动模式时，视觉皮层第一阶段正常的神经元放电。在第二阶段，他们使用改良的光基因技术使神经元沉默。这就停止了从第二阶段到第一阶段的信息反馈，并允许研究人员确定在视觉处理的第一阶段有多少神经元活动是反馈的结果。

神经元可存活时间更长，更好的原因

什么是神经元？他们是负责参与相关的神经系统的功能的微小的细胞。

在我们的大脑中，有几百万的神经元，科学家计算出我们生来便拥有约8千万的神经元。随着我们年龄变大，这个数字也会减少，80岁以后，我们将失去我们30％的神经元。纵观我们的生活，我们不断损失和再生神经元。我们的神经产生新的连接名为神经再生的过程，此过程允许人的一生中产生新的神经元。

人们日常活动也会引起神经衰弱，从而导致认知能力下降，比如说饮酒，吸烟，饮食不佳或睡眠不足，或压力会使这些脑细胞更快地退化。

可能很多人都听过“用进废退”，这是法国生物学家拉马克提出的观点，意思是指生物体的器官经常使用就会变得发达，而不经常使用就会逐渐退化。其实，我们的神经元也同样适用于这个观点。这也是让你的大脑细胞活跃的原因——有效的脑细胞可以运输更多的血液。

科学家知道大脑活跃的区域要使用更多的能量，因此使用更多的氧气和葡萄糖。所以需要运输更多的血液到这些区域与满足神经元活跃的要求。当你激活你的大脑，血液就运行到工作的脑细胞。

下面可以看到MRI图像，用于分析在脑中血流量。这些图像表明，我们的脑细胞，也被称为神经元，氧气供应非常独立。我们越用我们的大脑，激活越多的神经元，他们运输越充分的血液。不活动的脑细胞接收血液少，最终会死亡。

1、脑细胞与其他脑细胞进行更多的连接

每一个脑细胞都是通过电脉冲连接到它的周围细胞。活跃的脑细胞往往会产生更多树突向外延伸与其他细胞连接组成神经元。一个单细胞可以有多达30,000个的连接，所以会是神经元更加活跃。细胞扩大了神经元网络，被激活和存活的可能性就越大。

2、有效的脑细胞产生更多的维护大脑健康的物质

神经生长因子（NGF）是在体内产生的细胞的蛋白质。这种蛋白质结合神经细胞，激活他们，使他们反应迅速。你挑战，锻炼和活跃你的大脑的次数越多，NGF产生的越多。

3、有效的脑细胞刺激脑干的有效细胞的迁移

最近的研究表明，新的脑细胞在大脑的特定区域产生，称为海马体。这些脑细胞可以被转移到大脑最需要的区域。例如，在经历 脑损伤后他们会转移到某一特定区域。这些迁移的细胞能够模仿周围细胞的行为，对损坏的区域进行修复。

视觉皮层中20%的神经元活动是反馈的结果，Kuhlman把这个概念称为相互连接。这表明，一些来自视觉皮层的信息并不是对视觉刺激的直接反应，而是对更高的皮层区域如何感知刺激的反应。Kuhlman说，反馈可能是导致我们的大脑完成卡尼兹萨三角形中未画的线的原因。但更重要的是，这表明研究神经元反馈对我们理解大脑如何处理刺激非常重要。