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|我们的大脑，是一台超级计算机吗？


|我们的大脑，是一台超级计算机吗？
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文章来自微信公众号：学术头条（ID：SciTouTiao） ， 作者：何静、周子嫄 ， 题图来自：《异形：契约》
脑科学作为人类科学的最后前沿已取得重大发展 。 但截至目前 ， 我们仍对大脑的诸多奥秘一知半解 。 是否可以将我们的大脑比拟为一台超级计算机？脑机接口的未来将如何发展？
人类的大脑是自然界最复杂的物体 ， 研究人员已投入大量时间与精力来探索大脑 。
目前 ， 科学家们已经揭示了大脑的基本工作方式 ， 最新技术已经可以操纵小鼠的大脑 ， 让小鼠记忆此前从未嗅过的气味 ， 甚至改变小鼠大脑里糟糕的记忆 ， 转化为美好记忆；还可以利用脑电波改变人们对面部的感知；甚至让一个瘫痪的人用意念控制机械臂 。
这些新技术带来了无限想象 ， 可以让我们读懂人的心理、侦察罪犯 ， 甚至将大脑与计算机互联 。
但受限于大量无法分析的数据 ， 探索大脑的未来道路并非坦途 。 正如德国神经学家奥拉夫·斯庞斯 (Olaf Sporns) 所言：“神经科学仍缺乏将大脑数据转化为基础知识的理论框架 。 ”
神经科学家阿内·丘奇兰德 (Anne Churchland) 与拉里·艾勃特 (Larry Abbott) 也强调分析大量数据时困难重重 ， “除了需要实验技巧与创新技术 ， 还需要大量先进的数据分析方法和理论概念模型 。 ”
此外 ， 大脑功能也非单一理论 。 正如 DNA 双螺旋结构的共同发现者弗朗西斯·克里克 (Francis Crick) 所发现的 ， 大脑是一个完整进化的结构 ， 其各个部分在不同时刻进化 ， 分别对应解决不同问题。
目前 ， 人们对大脑如何工作的理解也较为片面 。 许多神经科学的感官研究更关注视觉而非嗅觉 ， 因为嗅觉在概念和技术方面都更具挑战性 。 但嗅觉与视觉的工作方式无论在计算还是结构方面都迥然不同 。 如果仅仅研究视觉 ， 我们对大脑功能及其运作方式的理解将十分有限 。
大脑功能与程序编码
将大脑比拟为计算机的说法一直主导着神经科学领域 。 据统计 ， 仅在过去十年间 ， 就有超过 1.1 万篇该主题相关论文发表 。
事实上 ， 1951 年数字时代揭开序幕之时 ， 神经学先驱卡尔·拉什利 (Karl Lashley) 就已反对将大脑比喻为机器 。 拉什利写道 ， “我认为 ， 人们更可能通过研究大脑本身与其行为现象来了解大脑如何工作 ， 而非沉溺于牵强附会的物理类比之中 。 ”
法国神经学家罗曼·布雷特（Romain Brette）进一步驳斥了将大脑功能类比为程序编码的说法 。 布雷特认为 ， 在考虑 “编码” 时 ， 研究人员已将一种技术意义（即刺激与神经元活动之间存在的联系）转向了一种表征意义（即神经元编码代表该刺激）* 。
大多数神经编码的隐含意义为 ， 神经网络活动主要呈现给大脑中的理想观察者 ， 通常称为 “下游结构” ， 它能以最佳方式解码信号 。 但这些结构处理信号的方式未知 ， 甚至在简单神经网络功能模型中也鲜有明确假设 。
处理神经代码通常为一系列的线性步骤 ， 就像多米诺骨牌一样一个接一个地倒下 。 但 大脑由高度复杂的神经网络组成 ， 这些神经网络相互联系 ， 并与外界互联产生作用 。 如果只关注神经元 ， 不将神经网络与动物行为联系起来 ， 就会错过处理的要点 。

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大脑的 MRI 扫描图像
匈牙利神经学家吉尔吉·布扎萨基（Gyorgy Buzsaki）在其新书《由内而外的大脑》(the brain from Inside Out) 中概述 ， 大脑并非简单地被动吸收刺激并通过神经编码来表达 ， 而是积极地以各种可能性寻找并测试潜在选择 。 他的结论是 ， 大脑并不代表信息 ， 而是构造信息 。


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