當您在雜誌封面上看到名人時，您的大腦會立即識別出影像——這種效果似乎是由於單個神經元引起的。最近的一項研究表明，我們的大腦使用比以前認為的少得多的細胞來解釋給定的影像，並且這些發現可能有助於神經科學家確定記憶是如何形成和儲存的。
人腦究竟如何記錄和記住影像是許多爭論和推測的主題。在過去的幾十年裡，出現了兩種極端的觀點。一種觀點認為，數百萬個神經元協同工作，將各種資訊片段拼湊成一個連貫的影像，而另一種觀點則認為，大腦包含一個單獨的神經元來識別每個單獨的物體和人。在 20 世紀 60 年代，神經生物學家傑羅姆·萊特文將後一種觀點命名為“祖母細胞”理論，這意味著大腦有一個專門用於識別每個家庭成員的神經元。如果失去該神經元，您將不再認識祖母。
專家們很久以前就駁斥了後一種觀點過於簡單化。但英國萊斯特大學的羅德里戈·奎安·奎羅加和他的同事決定調查單個神經元可能具有多大的選擇性。該團隊研究了八名癲癇手術前（一種確定癲癇發作源頭的手術）大腦中植入了 64 個微小電極的患者。許多電極被放置在海馬體中，海馬體是長期記憶儲存的關鍵區域。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保未來能夠繼續報道關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
在向每位參與者展示大量名人、動物、物體和地標建築的影像時，電極記錄了腦細胞的放電情況。這個篩選階段確定了哪些影像在至少一個神經元中引起了強烈反應。然後，該團隊測試了對縮小列表中的這些影像的三到八種變體的反應。
在一位患者中，單個神經元對演員詹妮弗·安妮斯頓的七張不同照片做出了反應，而幾乎忽略了同時呈現的 80 張其他動物、建築物、名人或非名人的影像。“當我們第一次看到一個神經元對詹妮弗·安妮斯頓的七張不同照片做出反應——而對其他任何事物都沒有反應——我們真的從椅子上跳了起來，”奎安·奎羅加回憶道。
在另一位患者中也出現了類似的結果，該患者有一個專門針對演員哈莉·貝瑞的神經元；該神經元不僅對照片做出反應，還對繪畫和她的名字的影像做出反應。更重要的是，即使貝瑞裝扮成蒙面貓女，如果患者知道那是貝瑞，神經元仍然會放電。“這個神經元是對哈莉·貝瑞的抽象概念做出反應，而不是對任何特定的視覺特徵做出反應。這就像，‘我不會記住談話的每一個細節，但我會記住談話的內容。’這表明我們將記憶儲存為抽象概念，”奎安·奎羅加補充道。除了名人之外，著名的建築物，如悉尼歌劇院和比薩斜塔，也引起了單神經元放電。
約翰·霍普金斯大學的神經科學家查爾斯·康納說：“沒有多少科學家會預測到與個人相關的如此明確的單神經元訊號。”“現在應該可以精確地研究這些細胞代表什麼資訊——這是研究記憶如何編碼的明確起點。”
儘管“珍”和“哈莉”神經元的行為很像祖母細胞，但研究結果並不意味著給定的腦細胞只會對一個人或物體做出反應，加州理工學院的研究人員之一克里斯托夫·科赫指出。這些細胞可能對範圍廣泛的專案做出反應（一些神經元對不止一個人或物體做出反應）。“我們並不是說這些是祖母細胞，但對於熟悉的事物，比如你的家人或名人，你經常看到的事物，神經元會以非常特定的方式連線和放電——比以前認為的要多得多，”科赫解釋道。[break]
發表在 6 月 23 日《自然》雜誌上的這項發現可能會影響對痴呆症等疾病的研究，但奎安·奎羅加看到了一個更實際的應用：植入式假肢通訊裝置，即所謂的腦部閱讀器。“我們或許能夠幫助患者與外界溝通，他們的想法將由計算機解釋，”他預測道。