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哈喽,大家好,小玖今天要跟大家聊一个超有意思的话题我们的大脑到底是怎么记住并重复一项技能的?比如第二次弹奏同一首钢琴曲时,那些熟悉的神经元活动模式为啥会精准重现?
过去我们总觉得是大脑里有群 “抱团” 的神经元在起作用,但最新研究却把这个认知彻底颠覆了。
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大脑的“天生架构师”
长期以来,神经科学界一直用 “吸引子动力学理论” 解释这种重复的神经元活动。这个从物理学借鉴来的理论,把反复出现的放电模式定义为 “吸引子”,就像系统自带的稳定状态。
传统观点认为,一组紧密连接的神经元只要有部分被激活,就会像 “自动补全” 功能一样,触发完整的重复活动,这就像看到 “苹” 字会立刻想到 “苹果”,大脑仿佛天生就有这种填充能力。
这个理论之所以能占据主导地位,核心是它能优雅地解释 “感觉运动协调”,也就是大脑如何把感官收集的信息和动作精准对接。
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但巴黎 - 萨克雷神经科学研究所的团队在《自然・神经科学》发表的研究,却让这个经典理论站不住脚了。
小玖这里要划个重点,这个发现可不是小修小补,而是重塑了我们对大脑网络组织方式的认知。
研究团队分析了包括 MICrONS 项目、艾伦脑观测站在内的多个公开大脑数据集,这些数据通过双光子成像、电生理学记录等多种尖端技术收集。
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让研究者能前所未有的看清神经元的连接和活动规律。
令人意外的是,那些反复同步放电的神经元,并没有像传统理论预测的那样紧密相连。
相反,大脑皮层呈现出清晰的层级模块化结构,神经元被划分成相对独立的 “功能模块”,而 “核心神经元” 就像交通枢纽,扎根在模块界面上,负责在不同 “神经元社区” 间传递信息。
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研究证实,正是这些核心神经元引导着整体大脑活动流,而非传统认为的 “模式补全单元”,而距离依赖性连接,正是产生这种模块化和可重复活动的关键。
为了验证这一结论,团队还通过计算模型进行模拟,结果显示,仅靠模块化结构和核心神经元,就足以产生大脑皮层中广泛存在的重复活动模式。
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核心枢纽失灵
这意味着,大脑根本不需要紧密连接的神经元簇来完成 “模式补全”,分布式的层级网络就足够高效。
这一发现的意义远不止修正理论。研究者提出,皮层网络可能在发育阶段就已 “预配置” 好支持感觉运动协调的结构。
这种先天的模块化和枢纽架构,或许正是人类和动物能快速学习新技能的核心原因。
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而这一点,也和近期其他研究形成了呼应,我国科学家发现人类大脑皮层连接拓扑与遗传特性密切相关,胚胎发育时就遵循特定 “设计图” 布线。
在实际应用层面,这个发现也带来了诸多启发。许多神经系统疾病都以感觉运动协调不良为特征,如果核心神经元和模块化结构是关键。
那么针对这些特定网络成分的治疗,或许能大幅提升疗效。更有意思的是,这还能为人工智能研发提供新思路。
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当前最先进的 AI 模型容易出现 “灾难性遗忘”,学会新任务就丢了旧技能,而人类大脑通过重组模块化认知单元就能高效持续学习。
如果把大脑的模块化枢纽架构融入 AI 设计,有望开发出更高效、鲁棒性更强的智能系统。当然,这项研究还需要更多验证,未来还需要在不同物种、不同脑区和行为条件下进一步测试。
但小玖觉得,即便如此,它已经给我们提了个醒再成熟的科学理论,也可能在新数据的检验下被重新审视。
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从 “紧密连接的模式补全网络” 到 “核心神经元协调的分布式模块化系统”,这场认知转变不仅让我们更懂大脑,也为后续研究打开了全新的方向。
而这些探索,最终都会帮我们更清晰地解锁人类智能的核心密码。
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