我们思考、决定、记住近期事件等的能力来自我们大脑的新皮质。现在，加州大学欧文分校的神经科学家已经发现了这些功能背后机制的关键方面。他们的发现最终可能有助于改善某些神经精神疾病和脑损伤的治疗。他们的研究出现在Neuron上。
科学家们早就知道新皮质整合了所谓的前馈和反馈信息流。前馈数据由大脑的感觉系统从外围(我们的感觉)传递到新皮层的高阶区域。这些高级大脑区域然后发送反馈信息以改进和调整感觉处理。这种来回的交流使大脑能够集中注意力，保留短期记忆并做出决定。
“一个简单的例子是当你想穿过一条繁忙的道路时，”通讯作者、生物科学学院神经生物学和行为学助理教授 Gyorgy Lur 博士说。“有树木、人、移动的车辆、交通信号灯、标志等等。你的高级新皮质会告诉你的感觉系统，哪些值得关注，以决定何时通过。”
高层系统和低层系统之间的交互也使我们能够记住当您浏览两种方式收集信息时所看到的内容。“如果你没有那种短期记忆，你就会一直来回看，一动不动，”他说。“事实上，如果我们的前馈和反馈流不经常一起工作，我们将做的很少，除了通过反射做出反应。”
直到现在，科学家们还不确定大脑中的神经元如何参与这些复杂的过程。Lur 和他的同事发现，前馈和反馈信号会汇聚到新皮质顶叶区域的单个神经元上。研究人员还发现，不同类型的皮层神经元在明显不同的时间尺度上合并了两个信息流，并确定了支撑这些差异的细胞和电路结构。
“科学家们已经知道，整合多种感官可以增强神经元反应，”卢尔说。“如果你只看到或听到它，你的反应时间比同时体验它们时要慢。我们已经确定了使这成为可能的潜在机制。”
他指出，研究数据表明，如果一种信息流是感觉的，而另一种是认知的，则同样的原则也适用。
了解这些过程对于开发未来治疗神经精神疾病(如感觉处理障碍、精神分裂症和多动症)以及中风和其他新皮质损伤的治疗至关重要。
Lur 是加州大学欧文分校学习和记忆神经生物学中心、神经回路映射中心和听力研究中心的研究员。
博士 完成所有神经元记录和生物组织工作的候选人 Daniel Rindner 是该论文的第一作者。Archana Proddutur 博士是该实验室的博士后学者，也是该论文的第二作者，他进行了计算建模，从而对整合感觉和认知信息流的过程进行了机械理解。