研究:大脑比电脑更复杂 运算更确速

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【大纪元7月18日讯】(大纪元记者黄凯熙、苏云编译报导)英国伦敦大学学院(University College London,UCL)的科学家,最近在《自然》(Nature)杂志发表一项关于大脑“蝴蝶效应”的新论证报告,表示“大脑运算逻辑比电脑更迅速、精密和复杂”。

神经学家相信大脑拥有最强大的计算功能,即使在人类的思想行为,是易变且不稳定的情况下,依然可以有条不紊的进行井然有序的逻辑行为。然而,大脑是如何执行这些指令的?一直是神经学家亟欲了解的谜团。

根据《Science Daily》报导,神经学家长期认为,大脑的运行逻辑,之所以能在人类思想的高易变性下,仍能可靠的指挥人类的行为,是因为大脑可以同时从事多项任务,精密的产生着相互影响作用。

基于这种假设,UCL的“沃尔森生物医学研究所”(Wolfson Institute for Biomedical Research )精神学家和“盖茨比计算神经系统科学所”(Gatsby Computational Neuroscience Unit)的理论家莱瑟姆(Peter Latham),组成合作研究小组,针对人类大脑长期存在的谜,进行实验研究。

著名的“蝴蝶效应”理论表示:一只蝴蝶在巴西拍打翅膀,可以导致德克萨斯州发生龙卷风。研究小组受到这个理论的启示,将相当于蝴蝶翅膀拍打的一个小混乱骚动,引入老鼠大脑的神经中枢,然后求证大脑会发生什么样的思相活动,进而观察骚动是否会增长?还是具有连锁效应从而影响大脑的其他部分?或者骚动会立即消亡?

科学家将一个脑波峰(spike),或称为“神经脉冲”(nerve impulse)的外加骚动讯息,导入老鼠脑部的“神经元”(neurons)中进行实验,结果发现骚动会产生巨大的连锁效应。

这个外加的脑波峰,在大脑的神经元附近产生了大约30个的新波峰,相邻的大部分神经元,又产生了30多个脑波峰,如此环环相扣的交互连锁反应。由于大脑每秒钟,就会产生数百万个脑波峰,因此这个骚动似乎没有产生太大的影响。不过,研究人员估计,一个外加的脑波峰,最终将影响大脑中的数百万个神经元。

研究小组的主要论文作者兰登博士(Dr. Mickey London)说:“这个结果显示,我们看到大脑易变化的情况,可能是由外来“干扰”(外来讯息)所造成,它表现出正常脑功能的基本特征。”

如果大脑产生迅速扩大的“脑波峰”,意味着大脑接收了非常多的“干扰”;由此可知,大脑可以接收处理,比电脑更庞大的外来讯息。

虽然,大脑可以非常迅速而正确的完成十分复杂的任务,但它的处理效能,却远比最强大的电脑更快、更准确。

UCL 的研究人员认为,大脑能有序的处理高层级的外来干扰,必须先执行被称之为“比率代码”(Rate Code)的顺序策略,大脑才能判定该执行哪一项,由许多神经元组成的有效行动,并忽视易变的个别附加干扰。

所以目前科学家已知,大脑内部确实会接收到许多外来讯息的干扰,并产生复杂多变的反应;但仍然不知道,大脑是如何分辨,该先执行哪些讯息。

UCL的研究人员认为,有一种可能性是因为大脑神经元之间复杂的精密连结,所以能产生出令人难以想像的复杂执行指令。(人类大脑中的每一个神经元又与其他近一万个神经元连结,这些连结回路总长超过800万公里)。想必高连结的神经元,在大脑的计算能力上,至少扮演一部分的责任。

不过,根据此项研究也显示出,大脑神经元的连结性愈高,对外来干扰产生的反应愈大。因此,外来干扰对大脑而言,不一定是一个有用的讯息,但至少是一个会让大脑产生反应的有效副产品。
(http://www.dajiyuan.com)

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