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德国柏林夏里特医学院研究发现，人类神经元并不像小鼠的神经元那样以环路形式传递信息，而是主要沿着一个方向进行通信。这一机制提高了人脑处理信息的效率和能力。相关成果发表在最近的《科学》杂志上。
记录多达10个神经元活动的“多面体”实验装置。
图片来源：德国柏林夏里特医学院
大脑新皮层是关系人类智力的关键结构，厚度不到5毫米。在大脑最外层，200亿个神经元处理无数的感官感知、计划行动，并构成人们思想意识的基础。这些神经元是如何处理所有这些复杂信息的？这在很大程度上取决于它们是如何“连接”在一起的。
研究人员解释说，此前，人们对大脑皮层神经结构的理解主要是基于小鼠等动物模型的发现。在这些模型中，相邻神经元频繁地相互交流，就像在对话一样。一个神经元向另一个神经元发出信号，然后那个神经元发回信号。这意味着信息经常循环流动。
新研究检查了23名接受神经外科手术治疗耐药性癫痫患者的脑组织。为了能观察到人类大脑皮层最外层相邻神经元之间的信号流动，该团队开发了一种升级版“多面体”技术，可同时监听多达10个神经元之间发生的通信。他们通过测量来绘制网络图，总共分析了近1170个神经元之间的通信通道以及大约7200个可能的连接。
研究人员发现，只有一小部分神经元进行相互“对话”。对于人类来说，信息往往朝一个方向流动，很少直接或通过循环回到起点。
研究人员让人工神经网络完成了一项典型的机器学习任务：从语音数字的音频记录中识别正确的数字。模拟人脑结构的网络模型比以小鼠的网络模型对这一任务的反应更准确，效率也更高，在小鼠模型中达到相同性能需要相当于380个神经元，而在人类模型中只需要150个神经元。
过去，人工智能开发人员在设计人工神经网络时一直从生物模型中寻找灵感，但也独立于生物模型之外去优化算法。这些对人类新皮质中信息处理的新发现可为完善人工智能网络带来新灵感。
发布时间：2024-04-23 08:01
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