Neural dynamics of in vitro cortical networks reflects experienced temporal patterns

一项研究发现，一个培养皿中的脑细胞网络可以被培养成像沙漏一样精确走时的计时器。这个发现可以帮助科学家们揭示我们的大脑是如何追踪时间的，这是人类互相交流、和这个世界互动的最基本的一个本领。这也是我们认知语言模式和歌曲韵  律的关键。“一个长年以来备受争议的关于计时的议题是：在脑部是否有一个中心时钟，或者计时是不是大脑中许多不同回路的共有本领”，该项目的负责人Dean  Buonomano说。他是加州大学洛杉矶分校的一个神经学家。



大脑的电子记忆



Buonomano和同事们将小鼠大脑细胞培养在培养皿中，然后用两组电脉冲刺激它们。每个脉冲间隔从1/20秒至半秒不等。

在细胞网络“受训”两个小时以后，施予细胞一个单电脉冲，看细胞如何反应。

在短间隔脉冲刺激的细胞网络中，细胞间的通讯仅仅持续了一小会儿——比如说，在50毫秒间隔脉冲刺激的细胞网络中为50到100毫秒。

然而，在长间隔脉冲刺激的细胞网络中，网络活度持续了相当长的时间。这是根据6月13日Nature  Neuroscience杂志上刊登出来的研究成果。

当研究人员查看半秒间隔脉冲刺激的细胞网络时，网络间的细胞基本上互相交流了500到600毫秒。

这项研究是科学家们第一次发现大脑细胞学着生成简单的时间间隔。



所有的大脑细胞都能够计时？



这项新的研究揭示我们感受时间的能力不是由一个独立的计时器赋予的，而是脑细胞网络所能做的事——至少小于1秒，Buonomano说。

“通过对计时的进一步理解（这实际上对我们做的每件事都很关键），我们关于大脑是如何认识复杂的时空模式的这一点会有更多的了解。这正是人工智能计算机系  统仍然在苦苦追求的东西。”