上海
自神经元学说诞生一百多年来，有一个根本问题始终悬而未决：作为大脑基本单元的神经元细胞，究竟如何处理信息，以支撑我们的思考、判断和决策？
中国科学院脑智卓越中心徐宁龙研究团队，第一次在活体小鼠大脑中看到：单个神经元内部“两个部门”各司其职又合力决策，从而填补了神经元计算与高级认知功能之间长期缺乏直接证据的空白。北京时间10月16 日凌晨，该成果在线发表于国际权威学术期刊《科学》。
【拿到了直接证据】
每个神经元就像一棵有着枝杈的小树：“树干”和“树枝”称为树突，“树干”底部是细胞本体。早在1951年，我国神经科学奠基人之一张香桐先生，就开创性地提出树突不是摆设，而会参与信息处理。但是树突信息处理对大脑智能会有贡献吗？
此次，徐宁龙团队拿到了直接证据。
他们给小鼠出了一道判断声音高低的题目，但“高”和“低”的界限会在无预警情况下悄悄变化，小鼠只能一次次从奖励反馈中推断隐藏的规则。而科学家则用一台相当于“高倍摄像机”的显微镜，盯着正在动脑的小鼠大脑。
结果发现，同一神经元内存在明确分工：树突主要编码推断抽象规则，细胞本体则更多表征感觉信息。最后，“两个部门”一合计，神经元才发出决策信号。
在徐宁龙看来，这正是高级认知背后的关键计算如何在一个神经元上实现，而且这并非个别细胞的“独门绝技”，每个神经元都有这样的能力，成千上万的神经元细胞一起，才共同驱动了我们复杂的行为。
论文第一作者张园透露，他们最初意外观察到了这一现象，反复验证了好几轮，才敢相信是真的。
看到分工还不够，还得证明树突真的在干活。团队应用新晋诺贝尔奖的光遗传学技术，专门关掉树突的信号。结果，神经元的决策信号立刻明显变弱，说明它确实在参与计算。
【为何要啃“硬骨头”】
树突研究有多难？用徐宁龙的话说，这是脑科学界公认的“硬骨头”，全世界真正下功夫去研究的实验室只有个位数。
风险是实打实的：要在清醒、执行认知任务的动物大脑里精确记录树突信号，本身就极其困难；每只小鼠要先训练两个月，再开颅、标记、记录，成功的概率更是低上加低。团队为此静下心来，前后攻关近十年。
为什么迎难而上？徐宁龙说：“就像蒲慕明先生常说的，做科研要像一个探险家，要去探索无人区，实现从0到1的突破。”正因如此，有审稿人评价这项探索“堪称英雄式”。
值得一提的是，在树突研究这个方向，中国团队已经站上国际前沿，处于领跑水平。
【给人工智能提了个醒】
这项发现的意义，不只是补上百余年科研拼图，更为当下人工智能的发展带来启发。
以前大家以为，神经元只是神经网络里的一个简单节点，现在发现单个神经元内部就能独立完成决策计算。
现在的AI大模型，靠的是数据越喂越多，耗电惊人，泛化能力却有限。而大脑演化了上亿年，靠的是每个神经元自己就能计算，还特别省电。借鉴神经元的内部结构设计，未来或许能造出更聪明、更省电的人工智能系统。
原标题：《单个神经元就能做决策计算？中国科学家首次给出证据，为更聪明的AI带来启发》
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