大腦是一個(gè)包含數(shù)十億神經(jīng)元的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)神經(jīng)元通過(guò)可以強(qiáng)弱的鏈接(突觸)連接到數(shù)千個(gè)其他神經(jīng)元。強(qiáng)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(qiáng)鏈弱數(shù)萬(wàn)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(jiàn)的非常廣泛的鏈接強(qiáng)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(bào)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(shí)際上是由幾個(gè)神經(jīng)元末端(樹(shù)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(shù)突狀學(xué)習(xí)”，他們發(fā)現(xiàn)樹(shù)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(bào)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(guò)先進(jìn)的計(jì)算研究揭示樹(shù)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(gè)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(chē)道(即非常強(qiáng)大的鏈路)。這種多樣化的路線圖可以是隨機(jī)大腦活動(dòng)的自發(fā)結(jié)果，也可以由有意義的學(xué)習(xí)活動(dòng)引導(dǎo)，其中“高速公路”指導(dǎo)大腦中的信息流。

“樹(shù)突學(xué)習(xí)的副產(chǎn)品是廣泛的聯(lián)系優(yōu)勢(shì)。樹(shù)突學(xué)習(xí)使我們能夠?yàn)樗写竽X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(shuō)，他的研究團(tuán)隊(duì)包括Herut Uzan ，Shira Sardi，Amir Goldental和Roni Vardi。潛在的機(jī)制是神經(jīng)元對(duì)其強(qiáng)進(jìn)入的快速反應(yīng)，而對(duì)弱反應(yīng)的反應(yīng)較慢。研究小組解釋說(shuō)：“這種機(jī)制類似于通過(guò)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(dòng)態(tài)的，每個(gè)環(huán)節(jié)在大腦活動(dòng)期間也會(huì)發(fā)生顯著變化。強(qiáng)弱鏈接的比例始終保持不變，但個(gè)別強(qiáng)聯(lián)系可能變?nèi)?，反之亦然?ldquo;這種動(dòng)態(tài)的大腦活動(dòng)導(dǎo)致了這樣的能力：當(dāng)我們多次思考問(wèn)題時(shí)，我們可能會(huì)找到不同的解決方案。” 研究小組說(shuō)。此外，這種范式轉(zhuǎn)換，樹(shù)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(kāi)辟新的視野。