连接组：造就独一无二的你

• 圆圆

  2022-11-12
  你可能会说，切除一个半球而能够恢复，这没什么好奇怪的，就像切除一个肾也没什么影响。剩下的一个肾也不需要有什么改变，它只要像平常一样运转就可以了。但是你要知道，有一些心智功能是侧化的，左脑和右脑并不相同。比如左半球专门支配语言，成年人如果切除左半球，一定会导致失语症。但是对儿童却不是这样，如果切除儿童的左半球，他的语言功能会迁移到右半球，这就表明皮层脑区确实能改变功能。因为我们已经知道脑区的分布，可以想见，神经学家根据患者的症状就能猜测大脑受损的位置。但是，这里有一个意想不到的“但是：也许确实能用一张分区图，根据不同的功能把皮层划分成不同的脑区，但是这张图不是固定的，受伤的大脑会重新规划。
• 圆圆

  2022-11-12
  那么，化学和电这两种类型的神经通信有什么联系呢？简单地说就是，一个电锋信号传到突触的一侧，触发神经递质的分泌，激活这个突触。在突触的另一侧，受体感知到神经递质，然后产生一个电流。抽象来说，突触就是把一个电信号转换成化学信号，然后再把它转换回电信号。
• 圆圆

  2022-11-12
  对抑制的需要，也许正是大脑为什么如此依赖那些传递化学信号的突触的首要原因。实际上还存在另外一种突触，它们直接传递电信号，并不通过神经递质。它们的工作速度非常快，因为省掉了把电信号转成化学信号、然后再转回电信号这个耗时的步骤。但是电突触只有兴奋性的，没有抑制性的。也许正是由于这个或其他局限性，所以电突触远远不如化学突触那么普遍。
• 圆圆

  2022-11-12
  所以，莱布尼茨错了。观察这些神经机器的零件确实能告诉我们很多关于感知的信息，虽然神经科学家往往受限于每次只能测量一个神经元的电锋。有些实验能同时测量几十个神经元的电锋，但与大脑中天文数字的神经元相比，这也不过是沧海一粟。基于迄今为止所做的实验，我们可以推断：如果我能观察到你的所有神经元的活动，我就能够解码出你正在感知或思考着什么。这种读心术需要知道”神经编码”，你可以把它想象成一本巨大的词典。词典中的每个条目是一种不同的感知，以及与之对应的神经活动模式，我们可以通过给予大量不同的刺激，并记录由它们产生的活动模式，来编撰这本词典。
• 圆圆

  2022-11-12
  那么，让我们考虑另一种可能：也许突触的形成是一个随机的过程。回忆一下，一个神经元只会连接到与它接触的神经元中的很少一部分。也许一个神经元每时每刻都会从邻居中随机地给自己选择一个新伙伴，然后创建一个新突触。也许这听起来有点反常，但是你想想你平时是怎么交朋友的。在你没有与一个人说话之前，你不可能知道你们是否有可能成为朋友。第一次互动往往都是随机的一在聚会上，在健身房，甚至在大街上。当你开始说话，才能开始逐渐认识你们的关系能否发展成友谊。这个过程就不是随机的了，它取决于你们是否有共同语言。根据我的经验，那些朋友很多的人，不但是对于随机的相遇持开放态度，而且还非常善于识别哪些人与他“气味相投”。友谊的这种随机的、不可预测的特性，正是它的很大一部分魅力之所在。类似地，随机创建的新生突触，可以使它两端的神经元开始“对话”。有些神经元会发现彼此有“共同语言”，比如它们同时激活，或者相继激活，这都是大脑试图储存记忆的时候。根据赫布可塑性，它们之间的突触会增强，最终它们会形成细胞结集或突触链。用这种方式，在学习一个联想时，即使相关的突触本来不存在，也有可能被创建出来。我们有时候学习一样东西，刚开始学不会，但最终却能学会，这就是因为我们的大脑在不断地获得新的潜力。然而，如果突触只能被不停地创建，那最终就会导致一个网络有很多浪费。出于经济的目的，大脑还需要一个机制来消灭那些对学习没有用的突触。也许这些突触首先会因为我们之前说过的机制而减弱想想你是怎么丢掉布拉德和珍妮弗之间的连接的），然后这个减弱过程到最后会导致这个突触被消灭。你可以把这个过程理解成突触世界的“适者生存”。那些对记忆有用的就是“适者”，会变得更强，而那些没用的则会变弱，最终被淘汰掉。新的突触会前赴后继地生长出来，投入竞争，所以它们的总量是保持稳定的。这套理论被称为神经达尔文主义，它是...
• 圆圆

  2022-11-12
  ⭐这个理论认为，学习就像一种进化。物种会随时间发生演变，就像是全知的上帝的设计。但是达尔文提出，这种变化实际上是随机发生的。我们最终只能看到那些好的变化，是因为那些坏的变化都被自然选择淘汰了，这就是“适者生存”。类似地，如果神经达尔文主义是正确的，那么虽然突触的创建看起来是“智慧的”，即它们是在被细胞结集或突触链所需要的时候按需生成的，但是它们实际上却是随机形成的，只是那些不被需要的都被消灭了。换句话说，突触的形成过程是“无脑”而随机的，它只是给大脑提供了学习的潜力。这个过程本身并不是学习，并不是像新顿相学理论之前所认为的那样。这就是为什么促进突触生长的药物并不能增强记忆力，除非大脑还能成功地消灭那些大量的无用突触才行。
• 圆圆

  2022-11-12
  PHCA（深低温停循环的人体大脑冰冻术）的成功，支持了一个学说，称为“双层记忆理论。该学说认为，持续的电锋是短期记忆层，而持久的连接则是长期记忆层。当需要储存长期记忆时，大脑就把信息从神经活动转为连接。当需要回忆信息时，大脑就把信息从连接读回神经活动。
• 圆圆

  2022-11-12
  顺便说一下，这两条规则都假设增强是永久性的或者至少是会保持很久的，所以联想可以保存在记忆中。关于序列的那条规则，是由唐纳德赫布（Donald Hebb）人提出的，细胞结集也是他在1949年的《论行为的组织》一书中提出的。关于同时和序列的这两条规则，都被人们广泛地称为突触可塑性的“赫布规则”。这两者都被认为是“基于活动的”，因为可塑性是由与该突触有关的神经元的活动所触发的。（还存在其他方式，在不涉及活动的情况下引发突触可触性，比如利用某些特定的药物。）特别要指出的是，赫布可塑性只针对兴奋性神经元之间的突触。
• 圆圆

  2022-11-12
  关于联想如何习得，一代又一代的哲学家们提出了一大堆理论。首先是巧合，有时候称为时间邻近或地点邻近。比如说你看到一张某位流行歌手与她的球员男友的合影，你就会学到在他们之间的一个联想。第二个因素是重复。只看这两位明星一次，可能还不足以在你脑中形成联想，但如果你日复一日地在各种铺天盖地的杂志和报纸上看到他俩，你想不建立联想都不行了。对于某些联想来说，时间上的顺序似乎也是重要的。你小时候反反复复地按顺序背诵字母表，直到你真正记住它们。你学到的是一个字母到下一个字母之间的联想，因为字母总是按照固定的顺序、一个跟在一个后面出现的。与此相反，流行歌手和她的男友之间的联想是双向的，因为他们总是同时出现的。所以哲学家们提出，当一个想法反复地与另一个想法同时出现或相继出现时，我们就会在这两个想法之间习得联想。这启发了一个连接主义的推测：如果两个神经元反复地同时被激活，它们之间的连接就会双方向增强。
• 圆圆

  2022-11-12
  大脑的发育分成四个步骤。神经元首先是形成，或者说“诞生”一由它的源祖细胞分裂而来，然后移动到合适的位置，再伸展出分支，最后是建立连接。这些步骤中的任何一步受到干扰，都会造成大脑异常。大脑发育的这两个步骤是发生在怀孕期间的。到婴儿降生的时候，神经元的形成和迁移就已经基本上完成了。你可能听过这种说法：当你出生的时候，你就已经拥有了你所有的神经元。（只有个别几个脑区的神经元会在出生后继续形成。）但是，这并不意味着大脑的发育已经完成了。在出生后，神经元还要继续伸展出分支，这个过程叫做大脑的“连接”，因为树突和轴突将要形成连接。轴突伸展得快，因为它们远远长于树突。轴突不断生长的顶端，叫做“生长锥”因其大概是个锥体而得名。
• 圆圆

  2022-11-12
  假设丰富笼子中的大鼠因为学习得更多，确实使它的突触消灭速度更快了，但是为了补充被消灭的突触，大脑也会提高生成新突触的速度。如果生成速度快于补充被消灭的突触所需的速度，那么整体突触数量就会有净增长。在这个推论中，突触数量的增长是学习的结果，而不是学习的原因。在奥地利经济学家约瑟夫，熊彼得（Joseph Schumpeter）关于经济发展和增长的理论中，有一个概念叫做创造性破坏。其中的第个词是指新的公司由创业而产生，第二个词是指低效的公司由破产而毁掉。大脑发育、文章创作、经济发展，都涉及创造和毁掉之间错综复杂的互动。在复杂的组织模式的进化过程中，这两个过程都是必需的。认识到这一点就不难想见，单纯通过神经元的数量、文章的字数、公司的数量来衡量它们的进展是没有用的。大脑的关键在于组织结构，而不是突触数量。
• 圆圆

  2022-11-12
  但是现在我们知道，大多数性状都不是孟德尔式的。大多数性状会受到很多基因的影响，而一个基因也会影响很多性状。这是因为一个基因编码一个蛋白质，而一个蛋白质可能具有多种功能。与此类似，定位论试图在心智功能和皮层脑区之间建立一种一一对应的关系。但是实际上，大多数心智功能都需要多个皮层脑区之间的合作，而大多数皮层脑区也会参与多种心智功能。所以只用功能标准来定义皮层脑区是有问题的。正确的策略是先根据结构标准来找出各个区域，然后再去理解区域之间的交互是如何产生心智功能的。随着技术手段的进步，这条路是行得通的。
• 圆圆

  2022-11-12
  动物的陈述式记忆很难研究，因为它们无法告诉我们它们正在回忆什么，但是，动物存储内隐式记忆的能力极强。为什么不试着从动物的连接组中读取这些记忆呢？我提出，我们可以在鸟类的大脑中寻找突触链，从而读取它们的记忆。虽然鸟类跟我们一样，也是温血动物，但是从进化角度来看，它们与我们的亲缘关系比啮齿类更远。它们不哺育幼崽，所以没有分类为哺乳动物。但是智力并不是哺乳动物的专利。虽然平时说的“鸟脑子”是个贬义词，但实际上鸟类是相当聪明的。知更鸟和鹦鹅极其擅长模仿语音，乌鸦还会计数和使用工具。因为这些高级行为，神经科学家们对鸟类越来越有兴趣。
• 圆圆

  2022-11-12
  每当这位患者看到汤姆·克鲁斯（TomCruise）时，有一个神经元就会发出电锋，而这个神经元对其他人物、地点则不敏感。在第二阶段，每当患者讲到汤姆·克鲁斯时，同样这个神经元就会发出电锋，但在患者回忆其他片段时则不会。其他神经元也有类似的现象，选择性地在观看或回忆某个片段时被激活，对其他片段则不敏感。汤姆·克鲁斯神经元也许属于内侧颞叶的一个细胞结集。感知或回忆汤姆·克鲁斯，会激活这个细胞结集，从而激活汤姆·克鲁斯神经元。既然我们想要从连接组中读取记忆，为什么不从寻找内侧题颞叶的这些细胞结集入手呢？不幸的是，内侧颞叶是一个很大的区域，对于我们目前的技术来说，要解出它的整个连接组是不现实的。 陈述式记忆是指那些可以外显地表达或陈述出来的信息，包括你的个人经历“我去年滑雪时摔伤了腿”）和关于外部世界的事实（“雪是白色的）。这是记忆这个词通常所指的意义。 还有一种非陈述形式的记忆，是指那些内隐的、不能明显表达出来的信息，包括运动技能和习惯。神经科学家们断定，陈述式记忆和非陈述式记忆是两种不同的功能，而且可能是由不同的大脑区域负责的。无论是陈述的还是非陈述的，都是由大脑中的突触链来储存的。可能在凭记忆弹奏一首钢琴奏鸣曲的过程中，演奏者的手指运动就是由他大脑中某个突触链的电锋序列来驱动的。
• 圆圆

  2022-11-12
  我们如何确保读出了正确的记忆？文崔斯和查德威克成功破译了线形文字B，这一点之所以能得到世界公认，是因为他们从泥板上解出的内容是有意义的。如果他们的破译方式是错的，那么解出的内容就会是一堆胡言乱语。比这种内在的自洽性更有说服力的检验方法，是去观察那些写泥板的人，去跟他们交流，但这却是不可能的，因为时间不可能倒流。与此类似，如果把HVC（鸟类脑内高级声音中心）的连接组排列整齐，能得出一条突触链，我们读出的东西就是可信的。与文崔斯和查德威克不同，我们不需要时间倒流，就有办法得到一个更可靠的证明。假设有另一位神经科学家，把鸟叫时VC神经元的电锋时间点测量出来，然后不告诉我们，作为一个测试。我们解出HVC的连接组，然后读取并推测其电锋时间。裁判将我们的推测与实际测出的电锋时间相互比较，如果它们是一致的，就说明我们解出的连接组是正确的。
• 圆圆

  2022-11-12
  ⭐我已经介绍了在VC中解出突触链，和在CA3中解出细胞结集的计划，我把它们称为从连接组中“读取记忆”。更准确地说，我提出了一种方法，通过分析连接组，推测其在提取记忆过程中回放的活动模式。但是我要在这里强调：这并不等于我们能够读取记忆的内容。通过分析HVC或CA3的连接组，我们无法知道鸟的叫声听起来是什么样，也无法知道人类被试者之前看到的视频是什么样。可以说，我们读取出来的是一种“架空记忆”，与该记忆在现实世界中的内容是脱离的。我也提出了将记忆与现实世界结合的方法，即在鸟叫的同时测量其HVC的活动，或者在人类被试者描述其经历的同时测量其CA3的活动。这样的话，每个神经元都可以与一个特定的动作或想法一一对应起来。这个方法需要测量活体大脑的电锋，以把它死后读出的记忆与现实意义结合起来。在可预见的未来，如果我们仍然只能用一小块大脑解出局部连接组，那这将是唯一可行的方法。然而长远来看，我相信我们终将能够用整个大脑解出完整的连接组。到那时，我们不需要再测量活体大脑的电锋，就能把记忆与现实结合起来了。
• 图灵新知

  2022-08-24
  在个体之间，大脑的尺寸和智力水平并无关联。换句话说，你不能用一个人的大脑去衡量另外一个人。
• Wing

  2013-08-18
  If it were, every stroke patient would recover completely.
• 老闆娘娘

  2023-09-16
  古人在很早的时候就发现了一个奇怪的现象：记住更多信息有时反而比记住少量信息更容易。演说家和诗人所用的一种助记方法叫作位置法，正是利用了这个现象。当他们要记住一堆物品时，他们会想象自己在一个房子里，依次走过一排房间，每个物品都放在一个不同的房间里。这种方法之所以好用，也许就是因为它增加了每个物品的冗余代表。总之，连接的稀疏性恐怕正是我们觉得记忆有难度的一个主要原因。因为当需要的连接不存在时，赫布规则就无法存储信息了。冗余能在某种程度上解决这个问题，但是除此之外还有没有别的办法呢？
• 潜水的鱼

  2017-06-05
  心灵与思维之不同，正是因为连接组之不同。