研究发现人类大脑中的“超级计算”网络

研究发现人类大脑中的“超级计算”网络

人们惊叹于美国宇航局(NASA)同时完成大量运算从而得出火箭运转轨道的才能。但是一份新研讨发现,每一个人大脑里面都有一个“超级计算”网络,其计算才能比NASA的更强。

为什么这么说呢?研讨者举例说,当你拿着一杯咖啡跑着去赶公交车的时分,在这个看似寻常的过程中,大脑所需求完成的计算曾经超越了NASA:脑细胞需求完成几十亿个复杂的数学计算,综合剖析你的速度、所在的位置和要去的方向等各方面信息。在过去很多年来,大脑怎样具有这样的才能不断都是一个谜。

这份4月7日登载在《自然‧通讯》(Nature Communications)期刊上的研讨称,他们对连续吸收子网络(continuous attractor network,缩写为CAN)停止了五年的探索后,终于有了一些打破性的发现。

主要研讨者之一挪威奥斯陆大学(University of Oslo)的夏洛特‧博卡拉(Charlotte Boccara)说:“是我们最先证明人脑内确实存在CAN理论提出的这种‘书呆子细胞’(nerd cells)或‘超级计算器’。我们发现神经细胞同时对速度、位置和方向停止计算。”

研讨人员录制了小鼠在一系列活动过程中脑内1,400个神经细胞的信号。这些细胞分散位于大脑内不同的几个区域。

博卡拉说:“我们在小鼠的大脑内植入一些带有轻薄电极的探测器,用于读取它们脑部的活动。之后让小鼠在迷宫内自在活动,寻觅食物。我们用相机追踪它们的活动,把它们的行为与录下来的大脑活动信号联络起来停止剖析。”

很多年前就有科学家提出CAN网络的理论。这个理论提出,当人们在日常生活中挪动的时分,大脑内有一个理解本身方位的地图,不停地自动在更新信息。CAN理论以为,大脑内有一层躲藏的神经细胞网络执行这些复杂的数学运算,整合这些速度、位置和方向信息,就像NASA科学家计算火箭轨道的系统一样。

研讨人员说:“以前人们只是在理论上提出存在这个躲藏的网络层,缺乏证据。如今我们找到确凿的证据显现确实存在这个‘书呆子中心’。”

研讨人员还发现,与认知力衰退相关的疾病如阿兹海默症(Alzheimer’s)呈现的时分,大脑内这层躲藏网络是最先被毁坏的局部。

博卡拉说:“这些细胞告知大脑我们所在的方位和我们朝哪个方位挪动,一旦这些细胞失去才能,人就犯懵懂了。”

研讨者表示盘绕这个议题还有很多问题没有答案。为什么这些细胞分散在大脑的不同区域?它们能同时停止多个任务吗?

另外,近年的研讨也发现睡眠质量差明显会影响到人脑的计算才能。博卡拉说他们下一步要探求这其中的机制。“我想理解的是,当人们睡眠缺乏的时分大脑考虑的速度放慢,能否与这些细胞呈现异常有关系。”

版权声明:站务发布 发表于 2022年5月2日 13:25。
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