關(guān)于人腦中神經(jīng)元的社交屬性的研究我們?cè)?012年清華大學(xué)出版社出版的《互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化論》第三章“大腦中的互聯(lián)網(wǎng)”進(jìn)行了詳細(xì)描述
“ 大腦神經(jīng)元之間應(yīng)該存在微博(SNS)一樣的短信息傳播,存在微博(SNS)一樣的加好友,加關(guān)注功能,大腦神經(jīng)元之間存在信息的轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)象。”
“人腦中是否蘊(yùn)含類似微博(SNS)的運(yùn)行機(jī)制,還沒(méi)有得到驗(yàn)證,但從現(xiàn)實(shí)大腦對(duì)信息的反應(yīng)特征看,我們認(rèn)為這是一個(gè)可被驗(yàn)證的科學(xué)猜想,只要神經(jīng)領(lǐng)域的科學(xué)家分析和總結(jié)微博的運(yùn)行特點(diǎn),并以此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法,這個(gè)猜想在未來(lái)終將得到證明”
并沒(méi)有讓我們等待很久的時(shí)間,3年后,2015年2月4日來(lái)自巴塞爾大學(xué)的研究人員報(bào)道稱,發(fā)現(xiàn)大腦中的神經(jīng)元像一個(gè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)一樣連接在一起。每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞都與許多其他的神經(jīng)細(xì)胞相連接,但只有少數(shù)彼此非常相似的細(xì)胞之間會(huì)建立最強(qiáng)有力的聯(lián)系。這些研究結(jié)果發(fā)布在2015年2月4日的《自然》(Nature)雜志上。
該研究小組的領(lǐng)導(dǎo)者Thomas Mrsic-Flogel教授說(shuō):“神經(jīng)細(xì)胞形成了一個(gè)稱作為突觸的、令人困惑的連接網(wǎng)絡(luò)——每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞有多達(dá)幾千突觸。然而并非所有的突觸連接都是相同的。絕大多數(shù)的都是微弱連接,細(xì)胞只生成了非常少的一些強(qiáng)有力的連接。該研究小組的領(lǐng)導(dǎo)者Thomas Mrsic-Flogel教授說(shuō):“我們想知道,是否有一些規(guī)則可以解釋在由數(shù)百萬(wàn)神經(jīng)元所構(gòu)成的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元之間的連接機(jī)制。結(jié)果表明其中一個(gè)規(guī)則非常簡(jiǎn)單。即志同道合則強(qiáng)有力地連接,彼此行為極其不同的神經(jīng)元?jiǎng)t微弱連接或根本不連接。”
證明大腦中包含社交網(wǎng)絡(luò)一樣的結(jié)構(gòu)并不是唯一的結(jié)論,我們?cè)凇痘ヂ?lián)網(wǎng)進(jìn)化論》一書(shū)的第三節(jié)“大腦中的互聯(lián)網(wǎng)”還分別闡述了在人腦中包含谷歌,百度一樣的搜索引擎,維基百科一樣的維基系統(tǒng),Ipv4/iPv6一樣的地址編碼系統(tǒng)等。看來(lái)互聯(lián)網(wǎng)作為破解更多大腦未知領(lǐng)域的參照物和密鑰。這一結(jié)論將日益成為現(xiàn)實(shí)。
關(guān)于互聯(lián)網(wǎng)與腦學(xué)科學(xué)交叉研究的介紹
2008年9月我和科學(xué)院大學(xué)彭庚教授在科技論文在線發(fā)表論文“互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化規(guī)律的發(fā)現(xiàn)與分析”(地址:http://www.paper.edu.cn/html/releasepaper/2008/09/694/)提出:
1.互聯(lián)網(wǎng)將向著與人類大腦高度相似的方向進(jìn)化,它將具備自己的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng),也會(huì)擁有自己的記憶神經(jīng)系統(tǒng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、自主神經(jīng)系統(tǒng)。
2.另一方面,人腦至少在數(shù)萬(wàn)年以前就已經(jīng)進(jìn)化出所有的互聯(lián)網(wǎng)功能,不斷發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)將幫助神經(jīng)學(xué)科學(xué)家揭開(kāi)大腦的秘密。科學(xué)實(shí)驗(yàn)將證明大腦中也經(jīng)擁有Google一樣的搜索引擎,F(xiàn)acebook一樣的SNS系統(tǒng),IPv4一樣的地址編碼系統(tǒng),思科一樣的路由系統(tǒng)。。。”
這一論斷在國(guó)外第一次正式提出是2012年11月16日,加州大學(xué)圣迭戈分校Dmitri Krioukov在 《Scientific Report》發(fā)表的論文“Network Cosmology”提出互聯(lián)網(wǎng)與腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與構(gòu)造具有高度的相似性。
2010年3月,我們?cè)诳茖W(xué)院大學(xué)課堂上進(jìn)行了人腦包含搜索引擎功能的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果在公布在2010年10月《復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué) 》的"互聯(lián)網(wǎng)與神經(jīng)學(xué)的交叉對(duì)比研究"一文和2012年清華大學(xué)出版社出版的《互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化論》一書(shū)中。
附錄一Nature :揭秘神經(jīng)細(xì)胞的“交友”規(guī)則
來(lái)自巴塞爾大學(xué)的研究人員報(bào)道稱,發(fā)現(xiàn)大腦中的神經(jīng)元像一個(gè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)一樣連接在一起。每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞都與許多其他的神經(jīng)細(xì)胞相連接,但只有少數(shù)彼此非常相似的細(xì)胞之間會(huì)建立最強(qiáng)有力的聯(lián)系。這些研究結(jié)果發(fā)布在2月4日的《自然》(Nature)雜志上。
神經(jīng)細(xì)胞形成了一個(gè)稱作為突觸的、令人困惑的連接網(wǎng)絡(luò)——每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞有多達(dá)幾千突觸。然而并非所有的突觸連接都是相同的。絕大多數(shù)的都是微弱連接,細(xì)胞只生成了非常少的一些強(qiáng)有力的連接。該研究小組的領(lǐng)導(dǎo)者Thomas Mrsic-Flogel教授說(shuō):“我們想知道,是否有一些規(guī)則可以解釋在由數(shù)百萬(wàn)神經(jīng)元所構(gòu)成的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元之間的連接機(jī)制。結(jié)果表明其中一個(gè)規(guī)則非常簡(jiǎn)單。即志同道合則強(qiáng)有力地連接,彼此行為極其不同的神經(jīng)元?jiǎng)t微弱連接或根本不連接。
親密朋友之間強(qiáng)有力的聯(lián)系
研究人員將焦點(diǎn)放在了大腦皮質(zhì)的視覺(jué)區(qū)——其負(fù)責(zé)接收來(lái)自眼睛的信息并生成視知覺(jué)。大腦這一區(qū)域中的神經(jīng)元可對(duì)特異的視覺(jué)模式做出響應(yīng),但要解開(kāi)哪些細(xì)胞通過(guò)突觸相互連接卻是個(gè)難題,因?yàn)橛谐汕先f(wàn)的細(xì)胞緊密聚集在一起(接近于100.000個(gè)細(xì)胞/立方毫米)。
結(jié)合高分辨率成像和敏感的電子測(cè)量技術(shù),研究人員發(fā)現(xiàn)鄰近神經(jīng)元之間就像一個(gè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)一樣組織連接到了一起。Facebook一類的網(wǎng)站使得我們能夠與大量的相識(shí)者保持聯(lián)系,但大多數(shù)人則都擁有一個(gè)更小的密友圈子。這些朋友通常與我們具有最多的共同點(diǎn),相比于其他人他們的意見(jiàn)對(duì)我們而言更為重要。
Mrsic-Flogel:“大腦中的微弱接觸影響很小,盡管它們占據(jù)大多數(shù)。具有相似功能的神經(jīng)元之間所建立的少數(shù)強(qiáng)有力的連接會(huì)對(duì)它們伙伴的活性造成最強(qiáng)有力的影響。這可以幫助它們協(xié)同作用來(lái)放大來(lái)自外部世界的信息。”
微弱連接可能對(duì)于學(xué)習(xí)有重要影響
那么神經(jīng)元之間為何要共享如此大量的微弱連接呢?研究的主要作者之一Lee Cossell博士說(shuō):“我們認(rèn)為這有可能與學(xué)習(xí)有關(guān)系。如果神經(jīng)元需要改變它們的行為,就可以增強(qiáng)已經(jīng)存在的微弱連接,這或許確保了大腦中的快速可塑性。”因此,大腦可以迅速地適應(yīng)環(huán)境的變化。
這項(xiàng)研究是全球致力于通過(guò)繪制大腦的連接圖,來(lái)闡明大腦生成感覺(jué)、思維和行為所付諸的研究努力的一個(gè)組成部分。“它揭示出了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)是如何共同相互作用來(lái)處理信息的。了解神經(jīng)元的連接機(jī)制將為構(gòu)建出對(duì)大腦的詳細(xì)計(jì)算機(jī)模擬鋪平道路。探究神經(jīng)元連接機(jī)制的研究對(duì)于了解神經(jīng)系統(tǒng)疾病也具有重要的意義。如果我們知道大腦中的連接模式是什么樣子,那么我們就可以開(kāi)始闡明諸如在精神分裂癥或自閉癥中當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤之時(shí)所發(fā)生的事件,”Mrsic-Flogel說(shuō)。