威斯康辛大学麦迪逊分校的研究人员用一种叫氯胺酮的小剂量麻醉剂扰乱了这种自上而下的世界观，证明了这种世界观的本质。他们的研究揭示了脑细胞之间一种特殊连接的重要性，也解释了氯胺酮治疗抑郁症的前景。

自下而上的感知理解已经流行了几十年，认为感觉信息从大脑的低级部分转移到“高级”部分，这些部分使用它来执行诸如集中注意力和计划等执行功能。但这种自上而下的方法起源于19世纪。这种方法现在被称为预测编码，其原理是大脑额叶根据习得的联想对接下来会发生的事情做出预测。

威斯康星大学麦迪逊分校心理学和神经科学教授尤里·萨尔曼实验室的研究生索纳克·莫汉塔说:“你开始期望，如果你听到狗叫，你就会看到狗。”“我们利用这些关联来展示预测是如何影响行为的。”

他们的研究最近发表在神经科学杂志在这项研究中，研究人员给32名志愿者播放了一个三音节的无意义单词，然后给他们放了一幅独特的动物形状的图片，这对他们来说是全新的联想。

通过反馈，志愿者们了解到哪个声音与哪个图片相匹配。然后，研究人员对志愿者进行测试，给他们播放一段声音，给他们看一幅图片，并让志愿者说出这对图片是否匹配。研究人员还通过记录声音和形状出现时的脑电活动，绘制了志愿者大脑中特定于纠正声音和形状对的模式。

一旦其中的三个关联被引入，声音的预测特性在测试对象的头脑中就会被扭曲，让配对的手势在85%、50%或33%的时间里跟随匹配的声音。

萨尔曼说:“我们的听众越能理解一个声音预示着某种形状，他们就能越快地告诉我们，我们给他们看的形状是否与声音相符。”“他们对50%预测性声音的反应时间要慢得多，对最不具预测性的声音的反应时间更慢。”

在听到高度预测的声音后，受试者额叶的活动会增加，向大脑后部的感觉中心发送信号，并激活代表预期形状的脑细胞，即神经元。然后，当形状出现时，这些神经元会变得更加活跃，并会引起观看者更快的反应。

除非研究对象服用了氯胺酮。

莫汉塔说:“氯胺酮这种药物阻断了整个过程，每一个步骤。”

神经元通过相邻细胞之间的微小间隙传递化学信号进行交流。每种类型的信号都有发射器和接收器。氯胺酮通过阻断NDMA受体来干扰一个特定的通信通道，NDMA受体在从额叶到感觉中心的通路上的神经元上很常见。这会阻断信号。

由前威斯康星大学麦迪逊分校麻醉师罗布·桑德斯(Rob Sanders)设置的小剂量氯胺酮(现就职于澳大利亚悉尼大学)后，这种具有高度预测性的声音在额叶引起了不同的、更嘈杂的、混乱的活动。大脑中通常为预期形状准备感觉中心的通路却相对平静。所有形状的反应时间都拉长了，使它们更像对最不具预测性的声音的反应时间。

“启动信号丢失了。大脑不再从自上而下的预测中受益，错误就会发生，”萨尔曼说，他的工作得到了美国国立卫生研究院的支持。“索纳克设计的这个实验意味着，无论你对感知是如何形成的看法是什么，你都需要在这个反馈过程中把预测作为大脑功能的重要组成部分。”

糟糕的预测是抑郁症和精神分裂症等疾病的一个特征，在这些疾病中，他们会错误地让某人相信最坏的事情一定会发生，或者导致幻觉。在动物实验中，氯胺酮已被证明可以缓解类似抑郁的症状，并被用于抑郁症的临床研究。

“阻止抑郁症患者的负面预测可能是氯胺酮的作用，”萨尔曼说。

本研究由美国国立卫生研究院资助(R01MH110311, R01NS117901, K23AG055700和R01AG063849)。