大腦是一個包含數(shù)十億神經(jīng)元的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。每個神經(jīng)元通過可以強弱的鏈接(突觸)連接到數(shù)千個其他神經(jīng)元。強連接表明連接神經(jīng)元之間的顯著影響不像弱鏈，弱連環(huán)可能比強鏈弱數(shù)萬倍。

神經(jīng)科學(xué)的主要挑戰(zhàn)之一是理解所有大腦中常見的非常廣泛的鏈接強度的起源和可能的功能意義。

最近，Bar-Ilan大學(xué)物理系和Gonda(Goldschmied)多學(xué)科腦研究中心的Ido Kanter教授領(lǐng)導(dǎo)的以色列物理學(xué)家在“ 科學(xué)報告 ”雜志上發(fā)表了一篇文章，其中他們證明了大腦中的學(xué)習(xí)實際上是由幾個神經(jīng)元末端(樹突)進(jìn)行，與唐納德·希伯(Donald Hebb)70年前的理論相反，即學(xué)習(xí)只發(fā)生在大腦的突觸中。研究人員將他們的發(fā)現(xiàn)稱為“樹突狀學(xué)習(xí)”，他們發(fā)現(xiàn)樹突狀學(xué)習(xí)發(fā)生得更快，并且更接近神經(jīng)元。

在今天發(fā)表在“ 科學(xué)報告”上的一篇新文章中，同一組研究人員在其先前的研究基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的計算研究揭示樹突學(xué)習(xí)導(dǎo)致所有大腦由相同的廣泛鏈接組成的普遍現(xiàn)象。

大腦的(骨架)結(jié)構(gòu)就像一個由許多狹窄的街道(即薄弱環(huán)節(jié))組成的路線圖，以及一小部分高速公路，每條高速公路都包含數(shù)千條車道(即非常強大的鏈路)。這種多樣化的路線圖可以是隨機大腦活動的自發(fā)結(jié)果，也可以由有意義的學(xué)習(xí)活動引導(dǎo)，其中“高速公路”指導(dǎo)大腦中的信息流。

“樹突學(xué)習(xí)的副產(chǎn)品是廣泛的聯(lián)系優(yōu)勢。樹突學(xué)習(xí)使我們能夠為所有大腦中觀察到的其他普遍現(xiàn)象提供解釋，并指出其重要作用，”坎特教授說，他的研究團(tuán)隊包括Herut Uzan ，Shira Sardi，Amir Goldental和Roni Vardi。潛在的機制是神經(jīng)元對其強進(jìn)入的快速反應(yīng)，而對弱反應(yīng)的反應(yīng)較慢。研究小組解釋說：“這種機制類似于通過寬管道或狹窄管道填充的水池。寬管道填充池更快。”

大腦不是靜止的，而是非常動態(tài)的，每個環(huán)節(jié)在大腦活動期間也會發(fā)生顯著變化。強弱鏈接的比例始終保持不變，但個別強聯(lián)系可能變?nèi)酰粗嗳弧?ldquo;這種動態(tài)的大腦活動導(dǎo)致了這樣的能力：當(dāng)我們多次思考問題時，我們可能會找到不同的解決方案。” 研究小組說。此外，這種范式轉(zhuǎn)換，樹突學(xué)習(xí)，有望為先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)算法和基于人工智能的應(yīng)用開辟新的視野。