脑对物体的识别

人类和其他灵长类动物，前额叶皮层是决定和行使高级功能的部位，这些高级功能包括学习，决策和规划等等。神经科学家一直想知道是否在那部分大脑的神经元细胞，是仅执行一种特定类型的任务，或者他们是“通才”－－也就是说，这些神经元能够参与多种功能。麻省理工学院学习与记忆研究所的最新研究结果支持“通才”理论。 

麻省理工学院的实验室发现，当他们训练猴子执行两类不同类型的任务时，所涉及的有关神经元中的一半，可以在执行的两类任务过程之间相互切换。这项发现已在本月的“神经元”杂志上报道。与大脑的其他部分神经元相比，前额叶皮层神经元对不同的认知要求，有一个更大的适应能力。这些结果支持神经元可塑性理念－神经系统细胞处理和传输信息。研究人员对此发现并不感到惊讶。他认为我们有很多种精神活动上的灵活性，我们可以随时改变我们的话题，我们可以改变我们正在考虑想法。因此我们的大脑中的某一些部分，必须有这种神经水平上的灵活性。

大多数神经科学家在研究猴子大脑活动时，每每只着眼于一项任务。因此直到现在也无法揭示，是否前额叶皮层中单个神经元能否参与一项以上的工作。在以前的研究中，已经显示，当训练猴子进行区分狗与猫的动物分类时，前额叶皮层中的某些神经元对“猫”的概念发生反应，而另一些神经元对“狗“的概念发生反应。这一次实验训练猴子执行两个不同类型的分辩任务－区别猫与狗，和区别轿车与跑车。在动物之间来回切换识别任务的实验中，记录到猴子的前额叶皮层中大约500个神经元的活动。虽然他们发现，一些神经元与汽车图象更合拍，另一些神经元与动物图象更合拍。他们也识别出许多神经元在这两项识别任务期间均发生激活。事实上，这些“多重任务”神经元，在正确识别这两个类别图象中时是最佳的。

这些研究结果提示，前额叶皮层神经元中有一个独特的能力，就是能接纳不同的任务。而在大脑的其他部分，就象早期的研究结果显示的那样，大多数神经元是高度专一性的。例如，在视觉皮层的神经元，它们被锁定于十分特异性输入信号范围内，比如一个垂直线或某一特殊的颜色。某些神经元甚至仅仅对某一特殊面孔发生反应。上述结果表明，与感觉皮层和运动皮层不同。前额叶皮层是高度可塑性的，这一点很重要，因为这意味着人类的大脑有能力吸收大量的信息。

目前神经元的研究集中于两类区分的工作，但米勒希望运行进一步的研究，训练猴子学会去识别第三类的认知功能，以至几十种，几百种，甚至上千种类的认知功能，以便更多的了解－我们的大脑能够处理的多少外部信息？是否会有某些极限？这些神经元是否象观察的那样与我们有一样的灵活性？能否处理不同的感觉输入－例如，区分一个视觉的刺激和一个听觉的刺激？

与此同时，这个实验室的米勒教授还有另一个正在进行的研究。他相信可以证明一种在自闭症患者中常见的识别障碍的生物学基础。自闭症儿童往往很难区分两个稍微不同的对象－例如，红色牙刷和蓝色牙刷。米勒理论是，脑组织中早期进化的部分，一个称为基底神经节的部位，收集有关新的事物的信息，而脑的前额叶皮层可以学习对这些信息进行分类。基底神经节去了解谜团的碎片，前额叶皮层把碎片拼接到一起。在目前进行的这项研究中，米勒监测猴子在学习识别分类时的大脑活动。他希望在猴子知道某些识别对象属于同一类别的时刻，找到一个额叶皮质活动的锐利的峰值。最终，希望在自闭症患者中能够发现和证实所提出的理论－自闭症患者的大脑丧失了在那两个区域之间的平衡，要么是基底神经节过度活动，要么时前额叶皮层活化不足，使至出现难识别和区分两个稍微不同的对象。