计算科学破解神经元编码部分秘密

  来源:生命科学专辑   2010-01-08   

人脑工作的复杂程度远比我们以前认识的高。神经回路的信息处理过程中以前很少关注的是时间因素。关于神经细胞这一复杂网络是怎样工作的，奥地利Graz  技术大学的计算机科学家们此前提出了  “液体计算  （Liquid  computing）”理论，近期他们刚刚完成了该理论的第一次验证，并进一步破解了神经元编码。这一研究由奥地利科学基金资助，有关成果发表在12  月23  日PLoS  Biology  上。

Graz  技术大学理论计算科学中心的负责人Wolfgang  Maass  解释称，脑部逐步处理信息的理论已经过时，人的大脑不是按照流水线的方式工作。在加工信息时，时序可能比以前认为的更灵活。研究人员以水进行了形象的比喻，脑部工作就像在水池中投下了石头。这些石头导致的波纹没有立即消失，而是相互叠加并收集相关信息，例如有多少石头被投进来，他们有多大等等。主要的不同是，脑中的波纹在神经元网络中扩散的速度非常快而已。

随后，液体计算理论——其奠基性理论首先由瑞士神经学家Henry  Markram和Graz  技术大学的计算机科学家Maass  共同提出——首次被实验验证。然而，对验证实验结果的评价和解读，则构成一个新的挑战。研究人员需要破解大量神经元以分散方式编码信息的编码机制。最后，借助自动模式识别方法，研究人员破解了这一编码机制。

研究人员表示，从计算科学理论中衍生的人脑计算组织结构的假说，通过神经生物学实验验证并最终得以证实，这项研究是计算科学和脑科学交叉成功案例之一。