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认知与行为
杏仁核BLA，催我回家
Courtinetal.,Science
Veronica
距春节离去已有些时日，但随疫情反复无常、工作案牍劳神，我们又不由得思念起家乡。想念在家时的安定，想念妈妈的晚饭，想念儿时窄窄的读书路，也想念家乡的亲人、旧时的伙伴。正是这些因素共同导致强烈的回家动机，才让独在异乡的我们踏上了遥远的回乡路。
在生物界，如果动机强烈，同样可以导致特定行为。动机由很多因素决定，比如动物身体代谢因素，外界环境的变化，行为结果的价值等。遗憾的是，在神经生物学的研究领域，大多数行为都是由实验者程序性地强制动物启动才得以开始，这些行为范式忽略了动物内在动机的控制，因此我们对大脑如何编码、维持特定的动机行为知之甚少——直到最近的一项来自瑞士的巴塞尔大学的研究，才开始慢慢揭开了杏仁核底外侧区域（basolateralamygdala，BLA）调控动机行为背后的生物机制。
科学家设计了一个简单无提示、自我把控时间的目的导向行为实验（noncued，self-pacedgoal-directedactions）。他们让小鼠随意选择两种行为，一种（鼻触或者拉杆）能喝到糖水奖励，另一种能喝到牛奶奖励。整个行为没有开始或结束的提示，也不会提示某次行为会导致糖水或者牛奶奖励。与此同时，科学家通过机器学习方法追踪小鼠的行为，把每一次行为分为动作期（actionperiod，包括从动作开始到无奖励发放的舔舐行为，以及中间与动作无关的行为）和消费期（consumptionperiod，只包括含有奖励的舔舐行为）两个阶段，并用钙信号成像技术同时检测小鼠BLA区域的神经元发放。
-Courtinetal.,Science-
他们发现，在任务不同的阶段，BLA的神经元也有不同的发放模式。动作期的BLA神经元在小鼠目的导向的行为期间最为活跃，消费期的神经元只在有奖励舔舐的时间发放，而位于动作之间的过渡期神经元则在动作期和消费期都有所发放。虽然这三种类型的神经元在空间上交织在一起，但它们都是结果特异的。也就是说，通过分析这些神经元的发放模式，科学家可以分辨出小鼠喝的是糖水还是牛奶。如果将所有BLA神经元群体通过线性分类器来解码动作行为的不同时期，其正确率高达87.8%，如果只挑选与动作有关的神经元来解码的话，正确率也可以高达69.7%。这说明BLA动作相关的神经元特异性编码了动作本身。
有趣的是，动作期和消费期的神经元是反向相关的——动作期活跃的神经元在消费期沉默不语，反之亦然。并且动作期的BLA神经元发放的时间比小鼠开始动作本身更早，且在“游手好闲期”和无奖励的舔舐期都有发放（但在自由探索期不发放），说明这些神经元编码小鼠目的行为的结果，而不仅仅是行为本身。如果用光遗传技术抑制BLA的神经元，则发现小鼠与任务无关的行为增多了，如空闲时间，探索环境的时间等行为。
-Courtinetal.,Science-
有趣的是，如果将一部分试验中的饮料稀释以后，小鼠与任务无关的行为立马变多了，而且之前动作期和消费期的神经元反应也慢慢减弱，进入“摸鱼模式”。但科学家发现随着试验次数的增加，BLA会慢慢产生新的“动作期神经元”和“消费期神经元”的发放模式来代替“老员工”。
如果换一种玩法，改变行为和结果原来的关联（contingency），即小鼠的特定动作并不一定导致奖励会怎样呢？科学家发现，虽然此时小鼠同样也开启了摸鱼模式，但它只有动作期神经元的反应减弱，消费期的神经元发放保持恒定。与上一种情况不同的是，这次BLA也并没有产生新的“动作神经元”发放模式来代替“老员工”，而是新老员工都全体“罢工”了。
从这篇文章的结果来看，我们过年回乡的“春运神经元”，很可能就深深地藏在BLA脑区中哦~
doi:10./science.abg
自然学习的实时追踪及其背后神经活动基础：
海马与大脑皮层间信息交互
Meshulametal.,Nat.Commu,
新宇
人类具有快速学习的能力。当有意义的信息以叙述的方式首次出现时，我们可以一次性获取和吸收其中重要的内容。这种自然而然的学习能力存在日常生活的方方面面。例如在当你观看影片或倾听故事时，大脑会对其中的内容进行自动化加工和记忆。当人们再次遇到相同的故事内容时，可以从记忆中提取出相应的信息，并预测故事的走向。尽管在认知科学领域，大量集中于海马体和大脑皮层的研究已经揭示了它们在与自然刺激相关的记忆加工（例如情景记忆等）中的关键作用，但这一加工过程中记忆是在何时、以何种方式进行存储与提取的，背后的神经机制是什么，我们仍不清楚。
目前领域内比较主流的理论模型是事件切割理论（eventsegmentationtheory，Zacksetal.,）。该理论认为人们在加工和学习信息时，会基于感知觉信息和记忆中已存储的事件特征图式，将发生的内容划分为较小且易加工的单元，它们被称为事件模型（eventmodel）。该模型将帮助个体预测即将发生的事件，并随着与个体预期不一致情况的发生不断重塑；在此过程中，事件之间不可预测的变化进程被认为是个体可知觉的事件边界（eventboundary）。因此，研究者设计了一项“事件边界判定”任务来进行探索。
在亚马逊人工云平台（AmazonMechanicalTurk）上，研究者要求被试在首次聆听一个持续约7分半的幽默故事时进行判断：如果某个自然且有意义的内容单元已经结束，需要按键来对事件边界进行手动分割，分割的结果会在毫秒水平被记录。被试会对相同的故事进行第二次聆听，并重复事件边界判定任务。共名被试参与到该任务中。如图1所示，在两次聆听中，被试对于事件边界的判断较为一致，意味着他们在首次聆听时就已经在一定程度上学习和捕捉到了故事的结构。通过对判别得到的事件边界序列的交叉相关（cross-correlation）分析，研究者发现在-毫秒延迟时出现最大的交叉相关（r=0.87）。这一结果意味着在第二次故事聆听时，被试能够基于之前学习到的经验来对即将出现的词语进行预测，进而更快地进行判断。
通过额外的“词语预测”任务，研究者更仔细地探索了被试的预测能力。具体而言，研究者挑选被试并将其分为两组（各50人），一组在首次聆听故事时就对后续将出现的词语进行猜测，另一组则在第二次聆听时基于回忆来进行预测。结果表明无论是在个体（t(98)=6.27,p0.）还是群体（t()=23.04,p0.）水平，后一组的预测表现要显著高于前一组。以上发现证实了被试在首次聆听故事时，就可以对故事内容进行记忆加工，并且在第二次聆听故事时可以利用记忆提取来取得更好的表现。
Fig.1对事件边界的判断与对后续词语的预测
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Michelmannetal.,Nat.Commu,
基于上述行为实验，研究者想进一步探索在故事聆听时信息提取预测过程背后的神经信号活动。因此，研究者利用皮层脑电图（Electrocorticography，ECoG）对被试在两次聆听故事时的高频脑电活动（70-Hz）进行记录，来追踪记忆信息的传输。研究者认为，如果被试利用情景记忆来对即将出现的故事内容进行预测，那么关于相同内容信息的神经活动在第二次故事中的出现应早于第一次；换言之，第二次故事中较早的神经信号相比第一次故事，能够更好地预测第一次故事中之后的信号。如图2所示，通过格兰杰因果分析（GrangerCausalityanalysis），结果发现对即将出现的内容的预测性回忆（predictiverecall），主要发生在听觉加工脑区。这些脑区上的31个电极，被标记为“皮层预测性回忆（corticalpredictiverecall，CPR）发生通道”用于后续分析。
Fig.2定位出现预测性回忆神经信号的脑区
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Michelmannetal.,Nat.Commu,
在上述分析中，研究未能发现海马脑区发生预测性回忆的神经信号。但之前的研究表明，海马对于事件加工至关重要，尤其在事件内容的偏移（offset）发生时，海马的活动会增加，同时其活动程度能够预测后续的回忆表现。研究者预期在事件的结尾，关于故事的信息将会从CPR区域传递到海马脑区。如图3所示，共有6个位于海马的电极通道被记录，研究者利用多变量的互信息（mutualinformation，MI）分析，评估了CPR与海马间的神经连接与信息传递。结果呈现为一张二维信息关系图，两个维度分别是不同神经信号延迟（lag）程度和与事件边界距离。结果表明，当被试在第一次聆听故事时，在事件边界发生前的毫秒时，延迟了毫秒的海马的神经活动与CPR之间的互信息达到了最大值。而当第二次聆听故事时，在距离事件边界毫秒时，延迟了毫秒的海马神经活动与CPR之间的互信息达到了最大值。该结果意味着在第二次聆听时，大脑皮层对海马的信息传递，使得被试能够更早且更强烈地对即将出现的事件边界进行预测。并且在二维信息图上，两次故事聆听过程中海马与CPR间的互信息团块都显著大于用于对照的视觉脑区与CPR之间的团块，表明了海马的特异性功能。
Fig.3在事件边界处海马与大脑皮层间的信息传递
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Michelmannetal.,Nat.Commu,
最后，研究者认为在事件边界处应该出现更多的预测性回忆，同时应伴随着海马到皮层的信息传递。但是从结果来看，并未发现这种信息传递。研究者推测可能是由于基于行为的事件边界分割不够精确。因此基于数据驱动的方法来，研究者追踪探索了在故事中对于个体被试的预测性回忆贡献最大的时刻。基于格兰杰因果分析，研究者得到了一个能够持续评价预测性回忆表现的指标。如图4所示，结果表明被试能够进行较强预测的时刻主要出现在故事的有意义内容的部分，例如出现幽默内容或粗鄙之言的时刻。而这些预测性回忆表现较好的时刻，与事件边界也存在较好的一致性；预测最强的时刻出现在事件边界前毫秒。将预测性回忆表现的神经指标与最初词语预测行为表现（图1e）进行关联分析，发现在词语出现后的毫秒左右二者存在最大程度的显著相关（r=0.17）。对于在预测性回忆发生时的，海马与大脑皮层之间的信息交互研究者也进行了进一步研究。如图5所示的互信息分析结果表明，在第一次聆听故事时，在预测性回忆发生时未出现二者间显著的信息交互；而在第二次聆听时，海马脑区的神经活动相较于大脑皮层领先毫秒，意味着在预测过程中信息从海马中被提取。通过对两次故事聆听时互信息强度的比较，也可发现第二次故事中海马与CPR之间的信息传递要显著高于第一次。
Fig.4在故事过程中出现预测性回忆的时刻进行追踪，及其与行为表现的关系
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Michelmannetal.,Nat.Commu,
Fig.5在预测性回忆出现时，海马与大脑皮层之间的连接分析
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Michelmannetal.,Nat.Commu,
上述这些结果为了解自然条件下情景记忆编码与提取的加工机制提供了在精细的时间尺度上的实证。研究表明人类对信息的学习加工可以不需要驱动，自然而然地发生。该研究也精准地解释了海马与大脑皮层之间的信息传递神经机制，为后续探索自然条件下的学习与记忆提供了有力的证据。
doi:10./s---y
反向颜色视觉后效——
但一开始看到的红色不存在
FaginMack,Perception
苏木弯
反向颜色视觉后效（Negativecoloraftereffects）是一种视觉现象。当我们长时间注视一种颜色(比如红色）之后，视觉系统适应（adapt）了这种颜色，此时如果我们看向白色背景，会看到这种颜色的互补色（绿色）。反向颜色视觉后效通常被归因于底层视觉系统，比如由于视网膜内光化学色素的消耗或者神经的适应。
视觉后效不仅仅发生于颜色。这个经典的视觉后效叫“瀑布视幻觉”（waterfallillusion）。如图，注视运动的旋转螺旋中心大约1分钟，然后看点阵图。静止的点阵图会看上去像是运动的。
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