为了关注新事物，我们会忽略旧事物。一个新的研究麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的研究人员对哺乳动物大脑如何实现这种“视觉识别记忆”的理解进行了深入研究。
Mark Bear是大脑和认知科学系的皮考尔教授，也是该研究的资深作者神经科学杂志他说:“排除场景中被证明无关紧要的事物是一个基本功能，因为它能让动物和人迅速识别出需要评估的新事物。”
“每个人对意外刺激的适当行为反应都是将注意力资源投入其中。也许它意味着危险。也许它指的是食物。但如果你知道这个曾经新奇的刺激没有任何意义，你就会非常适应不再关注它。对于正常的大脑功能来说，我们能够快速判断刺激是否新颖是绝对必要的。
2006年，贝尔的实验室发现了视觉识别记忆的第一个迹象。研究人员发现，当老鼠熟悉屏幕上的图像时，视觉皮层的电活动会强烈增加。随后的研究表明，这种电生理反应的增加，被称为“刺激选择性反应可塑性”(SRP)，与“习惯化”或对探索越来越熟悉的刺激失去兴趣的行为密切相关。
从那时起，该实验室一直在老鼠身上研究这些现象是如何出现的。他们的研究表明，其中涉及一种众所周知的学习和记忆机制“LTP”，即在频繁活动中加强神经连接，但仅靠这种机制无法产生视觉识别记忆。被称为小白蛋白(PV)表达神经元的抑制性神经元似乎也是电路的关键部分。已知PV神经元在皮层中产生高频伽马节律。
在研究生达斯汀·海登和丹尼尔·蒙哥马利领导的这项新研究中，贝尔的实验室表明，随着新的视觉模式变得熟悉，这种转变以视觉皮层的明显变化为标志。Gamma节律让位于频率较低的beta节律，PV神经元的活性逐渐消失，而抑制性生长抑素(SOM)表达神经元的活性上升。
贝尔说:“因此，这项研究为从陌生事物到熟悉事物的转变提供了一个外部可测量的指标——大脑节奏的变化。”它还为视觉识别记忆是如何被强化提供了一个新的假设:PV活动最初抑制SRP电反应，最终自身被SOM活动抑制。”
贝尔的实验室正在与波士顿儿童医院的研究人员查克·纳尔逊(Chuck Nelson)合作，以确定SRP中的异常，如这种频率转变，是否可以用作自闭症谱系障碍的早期生物标志物。
老场景
在这项新研究中，研究人员在几天的时间里反复向小鼠展示相同的简单图像。与此同时，他们测量了小鼠的SRP电反应以及神经节律。在平行实验中，他们改造了一些小鼠，使它们的PV或SOM神经元在活跃时发出明亮的闪光。然后，当老鼠观看图像时，科学家们可以使用“双光子”显微镜来观察这些闪光。
在第一天，当图像是新图像时，视觉皮层的节奏频谱以更高频率的伽马读数为主。随着时间的推移，伽马功率逐渐减少，取而代之的是低频beta功率的稳步增加。为了确保这不是一个无关的转变，在第七天，科学家们展示了一张新的图像和一张熟悉的图像。当老鼠看到新的信号时，它们再次表现出伽玛频率主导模式。当他们看到同样的旧原始图像时，视觉皮层再现了贝塔能量增加的模式。
在随后的数据分析中，研究人员发现gamma功率的下降和beta功率的增加与电活动的SRP增长显著相关，这表明它们确实是相关的。
研究人员写道:“这些数据与一种假设相吻合，即SRP的两种表现都是由同一种潜在的生物学因素造成的。”
双光子显微镜实验揭示了这种潜在的生物学差异。当图像新颖时，PV神经元对图像的反应强烈，但随着图像变得熟悉，几天后，这种活动被SOM活动的增加所取代。
贝尔说:“SOM神经元被认为可以抑制PV神经元，但是，为了证明SOM对PV的抑制是视觉识别记忆的原因，实验室还需要进行更多的实验。”利用光遗传学技术，他们可以用不同颜色的光来控制神经元，他们可以操纵SOM神经元，看看关闭它们是否会让老鼠把重复的图像视为永远新的，或者打开它们会让老鼠立即把新图像视为passé。”
