當你開始學習如何做一些新的事情時，比如揮動網球拍或演奏樂器，最簡單的任務可能會感到困難。
你的大腦正在處理來自外部世界的新感覺樂器的感覺、聲音和外觀並根據這些感覺訊號決定你的肌肉接下來應該做什麼。當你獲得經驗時，你會感受到音樂的微妙之處。
神經工程師加勒特·斯坦利說：“我們在某件事上做得更好，經驗更豐富，它更像是一種反射，而不是我們思考的東西。”
考慮到這一點，斯坦利的實驗室仔細研究了與小鼠適應性行為相關的神經訊號，他們的發現可能是朝著改善和加快學習的新策略邁出的第一步。這項研究發表在1月27日的《自然通訊》雜誌上，研究表明，大腦中傳統上被認為是基本感覺訊號中心的一個區域——初級軀體感覺皮層——在決策過程中發揮著更深層次的作用，是大腦適應框架的一部分，隨著個體獲得經驗，該框架促進了靈活的行為。
這項研究的主要作者、博士後研究員克里斯蒂安·韋布林格將初級軀體感覺皮層（S1）描述為大腦的一個“早期”區域，外部世界的觸覺刺激在這裡到達。韋布林格說：“S1被特別認為是以一種基本的方式預處理刺激。”“傳統上，它與更復雜的、與長期適應策略有關的神經過程沒有關聯。”
但科學家長期以來一直推測，這個早期區域可能在更高層次的功能中發揮關鍵作用，它是跨越不同大腦結構的更大框架的一部分。這是一個主要停留在概念和理論上的想法，幾乎沒有實驗證據支援。斯坦利實驗室現在有了一些證據。
為了測量接受過高度訓練的小鼠的大腦活動，該團隊在體內使用了基因編碼的電壓成像技術，這些小鼠在不斷變化的刺激下進行學習任務。這使得研究人員能夠無創地記錄大腦訊號，跟蹤大腦中的電壓敏感熒光蛋白。
研究人員設計了一系列心理物理實驗來評估這些老鼠，觀察它們在不斷變化的環境中是如何運作的，對鬍鬚刺激做出反應，獲得獎勵，適應不斷變化的刺激。他們測量了動物相關的潛在神經訊號。
韋布林格說：“我們發現，[S1]大腦區域實際上會隨著時間的推移而改變其活動。”“我們只是不斷地記錄、訓練和記錄，在幾周和幾個月的時間裡，我們在老鼠身上看到了一種依賴經驗的效果。動物對不斷變化的感覺環境越有經驗，大腦區域的變化和適應就越多。”
S1不僅是對觸覺刺激的預處理，併產生與基本任務相關的初級神經元訊號，它還傳遞在動態變化的環境中適應行為所需的更復雜的訊號。
斯坦利說：“這一區域是大腦皮層接收這些訊號的第一部分，所以好像所有的東西都被傳送到了那裡。”“這只是冰山一角，深入大腦皮層是更高層次的事情應該發生的地方，認知的事情需要做出決定。”
和初級軀體感覺皮層一樣，這項研究也只是冰山一角。但威布林格說，這給了研究團隊一個新的假設：“當你對某件事變得更有經驗時，這些更高層次的功能可能會更早出現，它們在大腦的層次結構中向下移動。”
斯坦利說，接下來是對其他大腦區域的進一步研究。他想了解起源於我們身體之外的資訊流，以及隨著我們獲得經驗而在我們大腦層次中移動的資訊流。
他說：“如果我們能夠利用這一點，並以某種方式對其進行操作，我們或許能夠加強學習。”“如果我們能夠理解這一現象，我們或許能夠影響人們的學習方式，使之更快更好。”
