研究人員在單個神經(jīng)元上發(fā)現(xiàn)，計算不僅發(fā)生在神經(jīng)元之間相互作用，而且發(fā)生在每個單獨的神經(jīng)元中。
事實證明，每一個神經(jīng)元都不是一個簡單開關，而是一個復雜的計算機。
這一發(fā)現(xiàn)不僅改變我們對大腦如何工作的理解，而且還能更好地理解帕金森，自閉癥等各種疾病。這些發(fā)現(xiàn)也有望推動機器學習，為新架構提供靈感。
從我們出生那一刻起，甚至在此之前，我們就通過運動與世界互動。
我們移動嘴唇來微笑或說話。我們伸出手去觸摸。我們移動眼睛去看。我們擺動，我們走路，我們做手勢，我們跳舞。
我們的大腦如何記住如此廣泛的運動？它是如何學習的？它是如何進行必要計算的，我們可以拿起一杯水，而不會掉落？
來自 Ruth 和 Bruce Rappaport 醫(yī)學院的 Technion 教授 Jackie Schiller 和她的團隊在單個神經(jīng)元上，闡明這個謎團。
他們發(fā)現(xiàn)計算不僅發(fā)生在神經(jīng)元（神經(jīng)細胞）之間的相互作用中，而且發(fā)生在每個單獨的神經(jīng)元中。這些單元中的每一個都不是一個簡單的開關，而是一個復雜的計算機。
這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《科學》雜志上，它不僅有望改變我們對大腦如何工作的理解，而且還能更好地理解帕金森病到自閉癥等各種疾病。
運動由大腦的初級運動皮層控制。
在這一領域，研究人員能夠準確地確定在任何給定時刻哪些神經(jīng)元會觸發(fā)以產生我們所看到的運動。
席勒教授的團隊，他們檢查的不是整個神經(jīng)元活動，而是其各個部分的活動。
每個神經(jīng)元都有稱為樹突的分支擴展。
這些樹突與其他神經(jīng)細胞的末端（稱為軸突）緊密接觸，允許它們之間進行交流。
信號從樹突傳播到細胞體，然后通過軸突向前傳遞。
神經(jīng)細胞之間樹突的數(shù)量和結構差異很大，就像一棵樹的樹冠與另一棵樹的樹冠不同。
席勒教授團隊關注的特定神經(jīng)元是皮層最大的錐體神經(jīng)元。
這些細胞，已知與運動密切相關，具有大的樹突，具有許多分支、子分支。
這些分支不僅僅向前傳遞信息。
每個子分支對其接收到的信息進行計算，并將結果傳遞給更大的子分支。然后，該分支對從其所有子分支收到的信息進行計算并將其傳遞。
此外，多個樹枝狀的小枝可以相互交互以放大它們的組合計算。結果是在每個單獨的神經(jīng)元內執(zhí)行復雜的計算。
席勒教授解釋說：“我們過去常常將每個神經(jīng)元視為一種哨子，它要么鳴叫，要么不鳴叫?！?/span>
“相反，我們看到的是一架鋼琴。它的琴鍵可以同時或按順序敲擊，產生無數(shù)不同的曲調?！?這種復雜的交響樂在我們的大腦中演奏，使我們能夠學習和執(zhí)行無數(shù)不同、復雜和精確的動作。
多種神經(jīng)退行性和神經(jīng)發(fā)育障礙可能與神經(jīng)元處理數(shù)據(jù)能力的改變有關。
在帕金森病中，已經(jīng)觀察到樹突經(jīng)歷了解剖學和生理學的變化。
我們了解到，由于這些變化，神經(jīng)元執(zhí)行并行計算的能力降低了。
在自閉癥中，樹突分支的興奮性似乎發(fā)生了改變，從而導致了與該病癥相關的眾多影響。
對神經(jīng)元如何工作的新認識為這些疾病和其他疾病開辟了新的研究途徑，并有望緩解這些疾病。
這些相同的發(fā)現(xiàn)也可以作為機器學習的靈感來源。
顧名思義，深度神經(jīng)網(wǎng)絡試圖創(chuàng)建學習和功能類似于人腦的系統(tǒng)。
盡管它們的進步不斷成為新聞，但與大腦相比，這些網(wǎng)絡還很原始。
更好地了解我們大腦實際上是如何工作的，有助于設計更復雜的神經(jīng)網(wǎng)絡，使它們能夠執(zhí)行更復雜的任務。
