腦對物體的識別

人類和其他靈長類動物，前額葉皮層是決定和行使高級功能的部位，這些高級功能包括學習，決策和規劃等等。神經科學家一直想知道是否在那部分大腦的神經元細胞，是僅執行一種特定類型的任務，或者他們是“通才”－－也就是說，這些神經元能夠參與多種功能。麻省理工學院學習與記憶研究所的最新研究結果支持“通才”理論。 

麻省理工學院的實驗室發現，當他們訓練猴子執行兩類不同類型的任務時，所涉及的有關神經元中的一半，可以在執行的兩類任務過程之間相互切換。這項發現已在本月的“神經元”雜誌上報道。與大腦的其他部分神經元相比，前額葉皮層神經元對不同的認知要求，有一個更大的適應能力。這些結果支持神經元可塑性理念－神經係統細胞處理和傳輸信息。研究人員對此發現並不感到驚訝。他認為我們有很多種精神活動上的靈活性，我們可以隨時改變我們的話題，我們可以改變我們正在考慮想法。因此我們的大腦中的某一些部分，必須有這種神經水平上的靈活性。

大多數神經科學家在研究猴子大腦活動時，每每隻著眼於一項任務。因此直到現在也無法揭示，是否前額葉皮層中單個神經元能否參與一項以上的工作。在以前的研究中，已經顯示，當訓練猴子進行區分狗與貓的動物分類時，前額葉皮層中的某些神經元對“貓”的概念發生反應，而另一些神經元對“狗“的概念發生反應。這一次實驗訓練猴子執行兩個不同類型的分辯任務－區別貓與狗，和區別轎車與跑車。在動物之間來回切換識別任務的實驗中，記錄到猴子的前額葉皮層中大約500個神經元的活動。雖然他們發現，一些神經元與汽車圖象更合拍，另一些神經元與動物圖象更合拍。他們也識別出許多神經元在這兩項識別任務期間均發生激活。事實上，這些“多重任務”神經元，在正確識別這兩個類別圖象中時是最佳的。

這些研究結果提示，前額葉皮層神經元中有一個獨特的能力，就是能接納不同的任務。而在大腦的其他部分，就象早期的研究結果顯示的那樣，大多數神經元是高度專一性的。例如，在視覺皮層的神經元，它們被鎖定於十分特異性輸入信號範圍內，比如一個垂直線或某一特殊的顏色。某些神經元甚至僅僅對某一特殊麵孔發生反應。上述結果表明，與感覺皮層和運動皮層不同。前額葉皮層是高度可塑性的，這一點很重要，因為這意味著人類的大腦有能力吸收大量的信息。

目前神經元的研究集中於兩類區分的工作，但米勒希望運行進一步的研究，訓練猴子學會去識別第三類的認知功能，以至幾十種，幾百種，甚至上千種類的認知功能，以便更多的了解－我們的大腦能夠處理的多少外部信息？是否會有某些極限？這些神經元是否象觀察的那樣與我們有一樣的靈活性？能否處理不同的感覺輸入－例如，區分一個視覺的刺激和一個聽覺的刺激？

與此同時，這個實驗室的米勒教授還有另一個正在進行的研究。他相信可以證明一種在自閉症患者中常見的識別障礙的生物學基礎。自閉症兒童往往很難區分兩個稍微不同的對象－例如，紅色牙刷和藍色牙刷。米勒理論是，腦組織中早期進化的部分，一個稱為基底神經節的部位，收集有關新的事物的信息，而腦的前額葉皮層可以學習對這些信息進行分類。基底神經節去了解謎團的碎片，前額葉皮層把碎片拚接到一起。在目前進行的這項研究中，米勒監測猴子在學習識別分類時的大腦活動。他希望在猴子知道某些識別對象屬於同一類別的時刻，找到一個額葉皮質活動的銳利的峰值。最終，希望在自閉症患者中能夠發現和證實所提出的理論－自閉症患者的大腦喪失了在那兩個區域之間的平衡，要麽是基底神經節過度活動，要麽時前額葉皮層活化不足，使至出現難識別和區分兩個稍微不同的對象。