研究：神经网络的敏感性影响大脑对刺激的反应

赴美治疗服务机构和生元国际了解到，树叶的沙沙声，窗边的小雨声，钟表的嘀嗒声，都快听不见了。这一刻我们感知到它们，下一刻我们就没有了，即使我们，或者声音，似乎没有改变。

许多研究表明，我们从未以同样的方式处理传入的刺激，无论是声音、图像还是触摸。这是事实，即使刺激措施完全相同。这是因为，刺激对处理刺激的大脑区域产生的影响取决于这些大脑区域所属网络的瞬时状态。

然而，影响和支撑网络不断波动的瞬间状态的因素，以及这些状态是随机的还是遵循一种节奏，以前是未知的。

现在，德国莱比锡马克斯·普朗克人类认知和脑科学研究所(MPI CBS)的科学家们发现，当与刺激相关的信息到达大脑皮层时，网络状态的敏感性会影响大脑对刺激的反应程度。

根据网络状态的不同，在这个所谓的初级躯体感觉皮层中的某些神经细胞可以或多或少地“兴奋”，这决定了大脑中接下来的刺激处理过程。

这意味着，大脑的反应在进入大脑皮层时就已经被调整了，它不仅依赖于如何在更高、下游水平上评估刺激。

“网络中的神经元之间总是有一定数量的活动，即使显然没有外部因素对我们产生影响。所以，系统永远不会完全静止或不活动，”提尔曼·史蒂芬尼解释道，他是MPI哥伦比亚广播公司的博士生，也是这项研究的第一作者，该研究已经发表在神经科学杂志上。

相反，关于我们的心跳、消化或呼吸的信息，关于我们在空间中的位置、温度和内在产生的想法的信息，从体内不断产生。此外，即使神经元网络与任何输入隔离，固有的神经元活动也会发生。这不断地影响着各种大脑网络的兴奋性。

因此，来自内部过程的动力与系统的兴奋性相关联，因此，也与刺激反应相关联。所以，大脑似乎不像电脑那样运作，同样的输入信息总是意味着同样的反应。”

该研究的第一作者、马克斯·普朗克人类认知和脑科学研究所博士生Tilman Stephani说

结果表明，皮层兴奋性的波动并不是完全随机发生的，而是表现出一定的时间模式:某一时刻的兴奋性依赖于之前的网络状态，并影响随后的网络状态。科学家称之为长期时间依赖或长期自相关。

大脑皮层兴奋性以这种特殊方式变化的事实表明，神经元网络处于所谓的“临界”状态，在这个状态下，网络的兴奋和抑制之间存在着微妙的平衡。早期的理论和实证研究表明，这种“临界性”可能是大脑功能的基本原理，在这里信息传递和容量最大化。

Stephani和他的同事们现在提供的证据表明，这一原理可能也支配着人类大脑中感觉大脑反应的多样性。据推测，这是大脑的一种适应机制，用来应对不断从环境中传来的各种信息。单一的刺激既不应立即刺激整个系统，也不应迅速消退。

然而，更大的兴奋性是否会导致更显著的体验仍然是未知的。换句话说，研究参与者对刺激强度的感知是否取决于瞬时兴奋性?目前正在进行第二项研究。“但其他过程也在这里发挥作用，”Stephani解释说。

例如,“关注。如果你把它导向别的东西，第一个强烈的大脑反应仍然会发生。然而，下游的高级大脑处理过程可能会阻止它被有意识地感知。”

实验是通过测试参与者的大脑对数千个连续的小电流的反应来进行的。这些刺激被应用于参与者的前臂，以刺激手臂的主要神经。

这反过来又在20毫秒后在大脑的特定区域——体感皮层——产生了最初的反应。基于被唤起的脑电图模式，他们能够看到每个单独的刺激是多么容易地刺激大脑。