因果关系在长爪沙鼠听觉刺激下认知行为的应用

摘要

近年来，沙鼠分类学习在神经科学领域内引起了广泛的关注。沙鼠过去被用来证明是一种能通过其听觉皮层的脑电图数据分析来研究两分类的学习策略的实验动物。然而，到目前为止沙鼠在认知学习阶段其类别信息在哪里以及如何形成的神经生理学机制还未可知。本文通过一序列频率上升的调频音和一序列频率下降的调频音刺激5只沙鼠并记录分析其听觉皮层的脑电数据，本文通过用格兰杰因果关系方法和近年来提出的新因果关系方法揭示其脑电数据中所有通道对之间的因果流。本文通过计算找出在两种不同类型的调频音刺激下所有脑电数据通道对之间相反的双向因果流的通道对数，本文的结果显示：
　　1）两种方法计算出在阶段一（初始阶段）找出的方向不同因果流的通道对数都小于在阶段二（训练有素阶段）的通道对数。特别的，越高的正确率，不同的刺激下因果流方向相反的通道对数越多，意味着沙鼠听觉皮层区域更多的神经元细胞被激活、训练以及通过主要方向不同的因果流进行相互交流，尤其是用新因果关系方法计算出的结果更好的表明了这点。
　　2）通过分析收集到的通道对，本文发现在阶段一（初始阶段）没有特别区域被确定，然而在阶段二（训练有素阶段）通过新因果关系方法确定了三个区域（C17，C22，C23）。这些区域有可能在参于认知过程中的类别信息形成中发挥关键作用。
　　3）C23可能是最核心的区域并且可能是类别认知的神经生理学机制发生的主要区域。在两类信息形成进程中，C23区域在‘下降’频率音调刺激下被训练建立了到其它区域的主要方向因果流；在‘上升’频率音调刺激下其它的区域被训练建立了到C23区域的主要方向因果流。这个现象与1）可能暗示着神经生理学机制在识别、记忆以及认知过程中类别信息恢复是怎么样的。
　　4）本文提出的类脑分类方法能有效的区别在两个阶段的类别信息，而广泛应用的人工神经网络例如BP神经网络分类器是无法做到的。