作 者:格雷戈里·希科克
出 版:浙江人民出版社 2016-12
书 号:9787213076879
原 价:¥59.90元
www.psychspace.com心理学空间网1988年,以贾科莫·里佐拉蒂(Giacomo Rizzolatti)为首的一群神经科学家,在意大利帕尔马开展了一项实验研究,试图了解位于恒河猴前运动皮层的神经元是如何控制抓握动作的(脑组织入门知识及其术语见书后附录一)。该团队采用了“单细胞记录技术”,在动物完成任务的过程中,以插入大脑的微电极探针测量单个神经元的电活动。换句话说,当一个神经元向其他神经元传递信息时,会发射出电信号,这种电信号叫作动作电位,也叫“峰电位”,微电极可以探测出这种动作电位的信号。我们可以把动作电位看作是神经元语言的基本元素,把单细胞记录技术看作一种窃听神经元对话的方法。实验证明,该方法是可靠的,经常被作为动物神经生理学研究的黄金标准。然而,使用该方法也容易犯错,尤其是在解读神经编码内容时,很难确定关于神经细胞的信息加工功能,放电模式到底能告诉我们哪些信息。出 版:浙江人民出版社 2016-12
书 号:9787213076879
原 价:¥59.90元
能够理解动作的神经元
当帕尔马团队开始进行实验时,该实验室先前开展的研究已经表明,猴子在执行抓握动作时,在脑中某个被称为F5的区域(额叶第5区;见图1-1)里,细胞产生了更强烈的放电。这种放电模式与抓握的具体动作有关:一些细胞在“精细抓握”时反应更大(例如用大拇指和食指拿葡萄干),而另一些细胞则在全手抓握时反应更大(例如抓起一只橙子)。看样子,在猴子抓握物体时,这些细胞似乎是对猴子可能采取的具体抓握类型进行编码。除此之外,前期实验数据还间接表明,当猴子仅仅看到可被抓握的物体时,F5区域的一部分抓握神经元也产生了放电。
神经元说
有意思的是,抓握过程中神经元所“偏好”的抓握类型(即放电最强的抓握类型)与观察过程中神经元所偏好的物体类型,两者往往是匹配的。
举例来说,只有在呈现小物件时,精细抓握对应的神经元才会有所反应。
这表示物体形状与抓握该物体所需采取的抓握类型存在关联,而神经元的放电模式正是对这种关联进行编码的。基于这一观察结果,有关F5区神经元的可行假说即为:这些细胞表征了某类可能发生的运动动作的词汇库,物体的感觉特征输入后,会从运动词汇库中选择适合的动作。例如,当看到一个网球大小的物体时,编码全手抓握的神经元就会被激活;而当看到一个葡萄干大小的物体时,编码精细抓握的神经元会被激活。
F5区神经元可能协调着物体的视觉信息与抓握动作的运动程序,这一观点有趣且重要,但要证明这个假设,还需要找出更多的证据。尤其是以视觉形式呈现物体信息时,研究者并未对抓握细胞此时的反应进行全面的刻画。其中一个很现实的难点在于:看见物体时,细胞会产生反应;紧接着要执行抓握动作,细胞也会产生反应;如何在两者之间进行区分呢?由于看见和抓握这两个事件在时间上存在部分重叠,所以,要确定究竟哪一个动作导致了细胞放电模式的改变是很困难的。研究团队设计了一个实验来规避这个问题2。
实验中,一只猴子独坐于一个箱子前,箱子的前门由一块单向玻璃构成,猴子完成任务时,研究者会记录其单个神经元的活动。接受训练后,猴子学会了通过按压和握住开关来照亮箱子内部,从而看清内部物体的具体大小和形状。在1~2秒的延迟后,箱门打开,猴子可以松开开关,把上肢伸入箱内取出该物体,并得到藏在物体下面的一小块食物作为奖赏。如果在设定的延迟时间结束之前,先松开了开关,箱门就不会打开。这一设计确保研究者可以在延迟时间内对猴子看到物体时的神经反应进行测量,并将其与箱门打开后猴子伸手抓取物体的动作反应分离开来。