艾倫腦科學研究所分析6萬個神經元，結果挑戰了諾貝爾經典理論

　　北京時間 12 月 17 日，發表在《<strong>Nature Neuroscience</strong>》上<strong>一項針對小鼠視覺系統中近 6 萬個神經元活動的新研究顯示，要想了解大腦如何計算，如何處理感受信息來引導行爲，咱們還有很長的路要走</strong>。　　
　　這項由美國艾倫腦科學研究所領導的分析顯示，<strong>處理視覺世界的大腦視覺皮層中有超過 90% 的神經元並非按照科學家們想象的那樣工做的，它們到底是如何工做的仍是個迷。</strong>
　　艾倫腦科學研究所首席科學家兼所長 Christof Koch 博士說：「咱們認爲，這些神經元處理視覺信息的原理很簡單，這些原理在全部教科書中都有。但如今咱們同時檢測了成千上萬個細胞，獲得了更加細微且複雜得多的圖像。」他與艾倫腦科學研究所高級研究員R.Clay Reid 博士爲該研究的共同通信做者。
　　1959 年，兩位神經學家 David Hubel 與 Torsten Wisel 對哺乳動物大腦如何感知周圍視覺世界進行的實驗，成爲神經科學領域的突破和一個真正的轉折點。他們那項研究揭示了只對特定類型圖像作出反應的單個神經元。
　　這兩位科學家經過向貓和猴子展現簡單的圖片（好比白色背景上的黑條或黑點）來完成他們的壯舉。他們揭示的基本原理是，當你觀察周圍的世界時，大腦中的特定神經元負責識別該場景中特定區域的確切部分，而這種識別在大腦的高階部分變得更加專業和精細。
　　假設你在公園裏：一組神經元會對你視線內一根深色的樹枝產生快速的電反應。只有當鳥兒從左或右飛過你的視野時，其餘神經元纔會激活。而後，你的大腦會將「樹枝」神經元與「飛鳥」神經元的信息拼接起來，從而得到你周圍世界的完整圖像，至少理論上是這樣的。
　　Hubel 與 Wisel 的發現獲得了諾貝爾生理學或醫學獎的承認，並造成了支撐大多數計算視覺應用的神經網絡基礎。在過去的十年裏，隨着新的神經科學方法的出現，愈來愈多的腦細胞能夠同時被研究。科學家們才逐漸瞭解到，這種關於咱們大腦的模型彷佛並不是所有，即一些神經元顯然沒有遵循調節到特定功能的經典模型。
　　但目前還不清楚這個模型到底有多不完整。
　　<strong>大腦活動的可變性</strong>
　　這項新的研究是對<strong>艾倫大腦天文臺</strong>（Allen Brain Observatory，ABO）公開數據的首次大規模分析，ABO 是一項對總共 243 只清醒小鼠視覺皮層大規模的生理調查，捕捉它們視覺系統中數萬個神經元的活動。研究人員分析了當動物看到不一樣簡單圖像、照片和短視頻片斷時，大腦最外層皮層視覺部分近 6 萬個不一樣神經元的活動。視頻部分包括 Orson Welle 經典電影《Touch Of Evil》中的開場鏡頭。之因此選擇它，是由於它有連續的運動，並且是一張沒有切割的單鏡頭。
　　這些多變且特異性低的神經元的存在並非什麼新鮮事。但研究人員說，使人驚訝的是，它們主導了小鼠大腦的視覺部分。
　　<strong>大腦是如何計算的？</strong>
　　目前還不清楚這些其餘神經元是如何處理視覺信息的。此前有研究團隊已經發現，運動能夠驅動大腦視覺部分的神經元活動，但不管小鼠是否在跑步，都只能解釋視覺反應的少許變化。
　　他們的下一步研究將用更多的天然紀錄片進行相似的實驗，從而爲神經元提供更多的視覺特徵來響應。研究人員還指出，經典的模型來自對貓和靈長類動物的研究，這兩種動物在進化過程當中都比小鼠更能看清本身的世界。有可能小鼠的視覺系統與咱們的徹底不一樣，但這些研究中仍然有一些原則可能適用於咱們本身的大腦。
　　研究合著者 Michael Buice 說：「咱們的目標不是研究視覺，而是研究大腦皮層是如何計算的。<strong>咱們認爲大腦皮層有一種通用的計算結構，相似於不一樣類型的計算機能夠運行相同程序的方式。</strong>歸根結底，計算機運行的是哪一種程序並不重要，咱們想了解它究竟是如何運行程序的。」