在面对突发状况时，我们的大脑中发生了什么？

悉尼大学的研究人员揭示了当我们面对预期和意外的情况时，大脑内部究竟发生了什么，为神经科学领域一个长期未解之谜提供了重要线索。

研究人员发现，当意外事件发生时，我们的大脑会自动调动资源，从周围环境中获取更多的感官信息。

这就是为什么我们对意外事件的记忆更加生动准确。随后，大脑会更新自身的内部记忆。

相比之下，在遇到熟悉或预期的事件时，大脑会在它发生之前就开始做出反应，从而节省了宝贵的几毫秒。当可预测的情况出现时，大脑会帮助我们更快做出反应，但不会费力地对其全部细节进行编码。

通讯作者、悉尼大学的Reuben Rideaux博士表示：“我们的大脑时刻面临着决策压力，需要处理来自环境的海量感官信息。因此，它需要尽可能地节省能量。”

“当大脑面对可预测的情况时，它会想，‘我已经知道这是什么了，不需要再耗费精力去仔细处理’。”

“而在意外事件发生时，这就像软件更新或打补丁一样。我们的大脑会更新我们对世界的内部记忆，以确保我们为未来做好准备，因此会集中精力从环境中收集尽可能多的信息，”Rideaux博士说。

这项研究成果发表在《The Journal of Neuroscience》上，解决了神经科学界长期以来关于“适应性效率”的争论，即大脑如何分配神经能量来应对环境需求的压力。

第一作者Ziyue Hu表示：“争论的焦点在于大脑是优先处理预期信息还是非预期信息。我们发现答案是两者兼而有之。”

“这太不可思议了，因为整个过程只发生在几毫秒之内。这有助于我们更好地了解大脑如何平衡速度和准确性，以及预测和注意力如何塑造我们感知世界的方式。”

应对突发状况

职业体育就是最能说明这一点的现实例证。对于顶尖运动员来说，丰富的经验使他们能够更快地预测和应对各种情况。

“想象一下，一位职业网球运动员知道对手的下一记发球会落在何处。凭借经验，她会在球被击出之前就移动到那个位置，并调整球拍位置以便干净利落地回击，”Rideaux博士说道。

“这种预测为她赢得了宝贵的几毫秒，但如果你让她逐帧回忆球在发球区内弹跳的确切位置，她的记忆就会变得模糊。”

“然而，对于那种罕见的、出其不意的中路发球，她会记忆犹新，并且能准确记住球的落点。”

两个反应阶段

为了研究这种现象，研究人员让40名参与者观看围绕一个圆圈出现的简单闪光，同时使用脑电图（EEG）记录他们的脑电波，并追踪他们的瞳孔反应。

研究团队记录了参与者的反应时间和准确率。但关键在于，他们有时会操纵并故意改变闪光模式。

参与者对预期事件的反应更快、更准确，但在被要求回忆确切位置时，他们的记忆表现却不如意外闪光那么好。

研究人员惊讶地发现，我们的大脑对熟悉事件的反应分为两个阶段。  

第一阶段是大脑预测即将发生的事情，从而做好准备，让我们的身体能够迅速做出反应。

第二阶段是当大脑意识到该事件符合预期时，为了节省能量，它不会对来自环境的信息进行深度处理。

无论是预期事件还是意外事件，都在参与者看到闪光后的100毫秒内在大脑皮层中得到了体现，但意外事件在脑电波中的表现比预期事件更为清晰。

下一阶段，Rideaux博士的团队希望了解这些机制是如何随着时间推移而形成的，以及哪些因素会影响这些通路。

该团队还希望探索如何将这些机制应用于人工大脑（神经网络和人工智能）以提高其效率或性能。