靖安建设局网站,WordPress使用云数据库,wordpress腾讯微博插件,怎么做百度关键词排名图片来源#xff1a;Diogo Matias#xff0c;Champalimaud基金会来源#xff1a;中国生物技术网北京时间8月13日#xff0c;发表在《Nature Neuroscience》上的一项研究#xff0c;来自葡萄牙里斯本Champalimaud未知中心的研究团队解决了一个长达200年历史的神经科学难题。… 图片来源Diogo MatiasChampalimaud基金会来源中国生物技术网北京时间8月13日发表在《Nature Neuroscience》上的一项研究来自葡萄牙里斯本Champalimaud未知中心的研究团队解决了一个长达200年历史的神经科学难题。几个世纪以来精神世界和物质世界被认为是完全不同的两个世界。虽然无生命物体的运动可以通过数学来测量和证明但生物体的行为似乎意识控制的不同力量塑造的。大约200年前德国医生Ernst Heinrich Weber做了一个看似无害的观察由此诞生了心理物理学这门学科它是研究心物关系并使之数量化的一个心理学涉及物理刺激及头脑中唤起的感觉。在实验中Weber要求受试者判别出两种稍微不同的重量中哪一种更重。通过这些实验他发现受试者做出正确选择的概率只取决于权衡之间的比例。Weber举例来说如果一个受试者在比较1千克和1.1千克的重量时有75的正确率那么当他比较2千克和2.2千克的两个重量时正确率也将达到75。通常任意一个重量比另一个重10%的情况下都将如此。这一简单但精确的规则为根据数学定律对行为进行量化打开了大门。从那以后Weber的观察被推广到许多动物物种的感知方式从而形成了现在所知的韦伯定律。它是心理物理学中最古老且最确定的定律。心理物理定律描述了感知的精确规则并且非常重要因为它们可以用来从大脑过程中获得行为的数学解释就像行星在天空中的精确运动模式对于理解引力一样有用。多年来人们对韦伯定律提出了许多解释。虽然他们都能解释韦伯的发现但还没有找到实验测试来确定哪种模型是正确的。因此韦伯定律的数学解释之谜仍然悬而未决。来自葡萄牙里斯本Champalimaud未知中心Alfonso Renart的研究团队发现韦伯定律可以被描述为一种新的心理物理规则该规则涉及做出选择所需的时间而不仅仅是结果。而且该研究团队已经证明这一新规则足以推导出一个独特而准确的数学模型描述韦伯定律背后的认知过程。时间是关键在这项新研究中Alfonso Renart的团队训练大鼠判别两种强度略有差异的声音。他们专门制造了一种特别适合大鼠头部的微型耳机并用它们同时向其两只耳朵传递声音。在每次试验中两个扬声器中的一个的音量会稍微大一些而小鼠的任务是报告哪一个扬声器的音量更大并指向相应的一侧。图片来源《Nature Neuroscience》研究第一作者Jose Pardo-Vazquez解释说“这种行为对大鼠来说很自然因为它们的头会朝向声音的来源就像我们一样。”大鼠可以在需要的时候体验这种声音以便做出决定。因此每次尝试都提供了选择和决策时间。Pardo-Vazquez说“我们的实验证实这些动物的行为符合韦伯定律。它们分辨这两种声音中哪一种音量更大的能力只取决于这两种声音强度之间的比例。如果让它们比较两种柔和播放的声音强度只要两种声音的强度比相同动物的准确率就和两种大声播放的声音一样。”图片来源《Nature Neuroscience》然后研究团队开始详细分析大鼠做出决定所花费的时间这一步后来被证明是至关重要的。Pardo-Vazquez解释道“通常韦伯定律的研究集中在判别的准确性上这也是韦伯本人所描述的。令人惊讶的是花在决策上的时间几乎没有受到关注。”该团队意识到决策时间和这两种声音的强度是相关联的即音量越大决策时间越短。事实上他们表明这种联系的本质是独特的并且在数学上是精确的可以在两个安静声音之间的判别中观察到决策时间。例如受试者区分两个响亮声音之间时所测量的决策时间恰好成正比只要声音的相对强度是恒定的。超越韦伯定律事实上除了韦伯定律之外该团队发现了一种新的心理物理定律他们称之为“判别中的时间强度等效” (TIED)因为它将两种声音的整体强度与判别它们所用的时间联系起来。这种联系比韦伯定律更为严格因为它不仅联系了成对判别的准确性还联系了它们相关的决策时间。Pardo-Vazquez说“在我们的实验中决策时间之间的这种关系的精确度是惊人的。用如此精确的数学来描述动物的行为是不寻常的。”图片来源《Nature Neuroscience》为了研究TIED在不同条件下是否也能保持平衡该团队对人类受试者进行了同样实验并获得了相似的结果。他们还分析了其他人的实验在这些实验中大鼠对混合气味进行嗅觉判别同样得到了相同的结果。Pardo-Vazquez说“现在说TIED是否与韦伯定律一样普遍还为时尚早但我们在两个物种和两种感官模式中得到了同样的结果这是令人鼓舞的第一步。”接近正确的模型多年来科学家们已经提出了几十种数学模型来解释韦伯定律但没有明确的实验测试来区分它们。研究人员表示TIED提供了一条前进的道路。他们的分析表明为了与TIED保持一致判别任务的数学模型需要满足一组严格的条件。该研究合著者Juan Castineiras说“这真是太棒了TIED限制了可能的解释从而解决了韦伯定律中许多模型之间的模糊性。”20世纪80年代末心理学家Stephen Link提出的一个模型曾接近解决方案但她忽略了一个重要的条件即描述感官刺激的强度是如何被感觉神经元的活动编码的。最后一步是利用这些条件建立一个模型来测试它对大鼠行为的准确程度。Castineiras说“我们用尽可能少的参数分析了最简单的模型。当选择这些参数值来最大限度地接近大鼠的行为时我们发现模型的拟合是显著的。即使是最简单的模型我们也能有效地捕捉到几乎没有误差就可以测量的一切。该模型描述了感知如何工作的真实情况这极大地增强了我们的信心。”精确的实验和理论取得了明确的进展由于新的心理物理定律和描述实验数据数学模型的精确性这些结果在他们的领域中脱颖而出。Renart说“尽管在生物学和行为研究中很少被观察到但精确的实验结果能够提供精确的解释从而消除先前的模棱两可实现了进步。”例如他们的结果表明心理物理学的一个主要理论不足以描述这种联系。Castineiras说说“在神经科学领域用数学解释来排除相互矛盾的理论是非常罕见的因为总有可能对一个模型稍加修改使其与实验数据相兼容。我们发现心理物理学中一个非常有影响力的理论称为信号检测理论它没有对决策时间进行建模因此无法描述TIED。它忽略了解释韦伯定律的本质。”该研究团队的下一个目标之一是要了解他们已经确定的数学模型是如何通过大脑实现的。Renart总结道“我们想要确定哪些大脑区域在我们的任务中是重要的以及这些神经元如何执行模型的不同计算元素。“中国生物技术网诚邀生物领域科学家在我们的平台上发表和介绍国内外原创的科研成果。张亚勤、刘慈欣、周鸿祎、王飞跃、约翰.翰兹联合推荐这是一部力图破解21世纪前沿科技大爆发背后的规律与秘密深度解读数十亿群体智能与数百亿机器智能如何经过50年形成互联网大脑模型详细阐述互联网大脑为代表的超级智能如何深刻影响人类社会、产业与科技未来的最新著作。《崛起的超级智能;互联网大脑如何影响科技未来》2019年7月中信出版社出版。刘锋著。了解详情请点击【新书】崛起的超级智能互联网大脑如何影响科技未来未来智能实验室是人工智能学家与科学院相关机构联合成立的人工智能互联网和脑科学交叉研究机构。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
