网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Science:徐宁龙团队首次揭示认知灵活性的神经元树突计算机制

0
分享至


编辑丨王多鱼

排版丨水成文

智能行为需要灵活性:相同的感官输入可能根据当前规则引发不同的行为。例如,电话铃声响起时,在家时意味着“接听”,而在会议中则意味着“静音”。然而,单个神经元如何实现这种灵活的映射机制,目前仍不明确。

2026 年 10 月 16 日,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)、脑认知与类脑智能全国重点实验室徐宁龙团队 (博士后张园为论文第一作者),在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为:Dendritic computation for abstract rule-based flexible decision-making 的研究论文。

该研究首次为树突计算参与认知灵活性提供了直接实验证据,该研究发现大脑皮层神经元树突计算参与灵活决策中的认知计算过程,填补了树突计算与高级认知功能之间长期缺乏直接证据的空白。


大脑皮层的锥体神经元会将复杂且分枝的顶端树突延伸至皮层上层,在那里接收多种情境信息。长期以来的理论认为,这些树突能在单个细胞内整合不同来源的信息流,但缺乏直接证据表明树突处理与灵活认知之间的关联。大多数关于决策的研究都将神经元视为单一节点,忽视了树突可能执行的计算功能。

为了探究灵活行为过程中树突的计算功能,研究团队训练小鼠完成一项规则切换的听觉灵活分类任务。小鼠听到不同音调后,需判断其相对于类别边界是“高”还是“低”,而该类别边界会随机变化且无预警。小鼠必须持续根据奖励反馈推断隐藏的任务规则,从而灵活地指导自身决策。研究团队构建了该行为的计算模型,以估计小鼠在每一轮试验中推断出的规则。

随后,研究团队采用具有亚细胞分辨率的双光子成像技术,分别记录听觉皮层第 5 层端脑外投射亚型神经元(L5-ET)的顶端树突和胞体的活动,以测量树突和胞体对认知变量及任务变量的特异性编码;同时利用光遗传学选择性抑制树突活动,以检验树突活动对神经元计算的因果贡献。

研究团队发现,在单个 L5-ET 神经元内,顶端树突和胞体这两个区域代表了不同的信息。顶端树突优先编码推断出的抽象规则,而胞体则优先表征感觉刺激;动物选择相关的信号则同时出现在两者中。通过同步成像同一神经元的树突和胞体,直接证实了这种分工——由树突携带的规则信息在胞体处基本缺失。通过光遗传学方法激活靶向远端树突的抑制性生长抑素(SST)中间神经元来抑制树突活动,可选择性地损害胞体对规则依赖性选择的编码能力。这种损害在正确选择依赖于规则的试验中最为显著,表明树突中的规则信息必须与胞体中的感觉输入整合,才能指导灵活的选择行为。


这些发现表明,单个皮层神经元即可执行支持灵活行为的认知计算。神经元顶端树突携带内部推断出的规则,该规则与抵达胞体的感觉信息相结合,产生依赖于规则的选择,而这种选择是任一区域单独都无法完成的。因此,树突计算为认知灵活性提供了细胞层面的基础,将经典的双层整合模型从感觉和运动处理扩展至抽象的、基于规则的认知领域。


更广泛地说,这种神经元内部的计算形式扩展了皮层网络在灵活行为中的处理能力,并可能为设计更高效的人工系统提供启示。

论文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz5323

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
西方媒体再也捂不住了!胡塞武装的真实身份被揭开,压根不是伊朗的代理人,那真正的幕后玩家到底是谁?

西方媒体再也捂不住了!胡塞武装的真实身份被揭开,压根不是伊朗的代理人,那真正的幕后玩家到底是谁?

谈史论今1
2026-10-08 20:19:04
冲击世界杯靠你们了!中超今年U23进球数已达55个:远超过去3年

冲击世界杯靠你们了!中超今年U23进球数已达55个:远超过去3年

邱泽云
2026-10-16 17:42:44
刚刚,无锡万象城 什么情况!

刚刚,无锡万象城 什么情况!

无锡eTV全媒体
2026-10-17 11:45:04
“江苏体制内独生女炫耀家境!”惹怒网友:你在这装什么呢?

“江苏体制内独生女炫耀家境!”惹怒网友:你在这装什么呢?

林林先生
2026-10-14 11:07:09
不查不知道,一查吓一跳,坐拥上亿的刘亦菲,生活阔得超乎想象

不查不知道,一查吓一跳,坐拥上亿的刘亦菲,生活阔得超乎想象

史行途
2026-09-15 18:21:20
小学95分是常态,初中80分在深圳已经踩线了

小学95分是常态,初中80分在深圳已经踩线了

王姐懒人家常菜
2026-10-17 04:59:45
学霸为何慢慢沦为学渣?网友:很多坑家长根本防不住

学霸为何慢慢沦为学渣?网友:很多坑家长根本防不住

另子维爱读史
2026-10-16 20:00:45
真得“穷疯”了?这些原本都是免费的东西,为何开始收费了?

真得“穷疯”了?这些原本都是免费的东西,为何开始收费了?

举头月已燕归来
2026-10-14 14:14:53
中国必须高度警惕越南将发生的分裂危机!

中国必须高度警惕越南将发生的分裂危机!

叶老四
2026-08-31 08:51:57
人间清醒啊!2句话终结相亲:女方二婚带儿子,提出婚后不再生育,男方怒斥其不是找伴侣,而是找工具人

人间清醒啊!2句话终结相亲:女方二婚带儿子,提出婚后不再生育,男方怒斥其不是找伴侣,而是找工具人

火山詩话
2026-10-17 10:28:48
女公务员在澳洲丢尽华人的脸! 刚刚, 她当庭认罪!

女公务员在澳洲丢尽华人的脸! 刚刚, 她当庭认罪!

澳微Daily
2026-10-16 14:11:41
今日重要赛事!10月17日,央视CCTV5、CCTV5+直播节目表

今日重要赛事!10月17日,央视CCTV5、CCTV5+直播节目表

薇说体育
2026-10-17 11:47:04
后来才明白,电动车充满电后不拔,不是充电,是在给电池"加班"

后来才明白,电动车充满电后不拔,不是充电,是在给电池"加班"

云霄纪史观
2026-10-15 01:11:07
毛星火建议拆除胡适雕像,罪恶愚昧何以再次呼风唤雨?

毛星火建议拆除胡适雕像,罪恶愚昧何以再次呼风唤雨?

胖胖说他不胖
2026-10-15 10:00:12
马斯克向特朗普提议对星盾限速,但特朗普和马斯克敢做不敢认!

马斯克向特朗普提议对星盾限速,但特朗普和马斯克敢做不敢认!

山河路口
2026-10-17 09:14:13
台媒曾抛出惊人统一方案:废除"中华民国",改建"中国台湾邦"

台媒曾抛出惊人统一方案:废除"中华民国",改建"中国台湾邦"

游文刀
2026-10-16 23:32:09
1949年新中国国名确定,张治中提议删减两个字,毛主席表示同意!

1949年新中国国名确定,张治中提议删减两个字,毛主席表示同意!

雍亲王府
2026-10-17 13:45:08
黄奇帆算过的那些账:哪些会沉淀下来?

黄奇帆算过的那些账:哪些会沉淀下来?

小筑财经
2026-10-14 11:29:10
央视怒揭惊天骗局!空壳公司9天卷走1.2亿,人早已跑得无影无踪!

央视怒揭惊天骗局!空壳公司9天卷走1.2亿,人早已跑得无影无踪!

离离言几许
2026-10-16 02:24:18
气象站——什么是森林防火气象站?

气象站——什么是森林防火气象站?

测控技术有限公司
2026-03-20 11:44:59
2026-10-17 14:35:00
生物世界 incentive-icons
生物世界
最前沿、最有趣的生命科学研究
10174文章数 145182关注度
往期回顾 全部

科技要闻

刘煜辉:99%的黄金分析师报告一钱不值

头条要闻

女子账户"多"出143万正准备偷偷操作 被警方突然拦下

头条要闻

女子账户"多"出143万正准备偷偷操作 被警方突然拦下

体育要闻

从CBA揭幕战开始 郭士强又该忙碌起来了

娱乐要闻

黄子韬儿子国籍争议,遭知名演员点名

财经要闻

新一轮大跌源头,找到了!

汽车要闻

特斯拉会飞?全新Roadster亮相

态度原创

本地
数码
时尚
亲子
公开课

本地新闻

因新荣记出圈,这座浙东小城才是吃货天堂

数码要闻

重回史低价!5800X3D十周年纪念版降价促销:到手2273元

今年秋天的西装,穿出态度才时髦

亲子要闻

阿斯伯格孩子在语言能力方面有哪些不足?

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版