從我們出生的那一刻起，甚至在此之前，我們就通過運(yùn)動(dòng)與世界互動(dòng)。我們移動(dòng)嘴唇來微笑或說話。我們伸出手去觸摸。我們移動(dòng)眼睛去看。我們擺動(dòng)，我們走路，我們做手勢(shì)，我們跳舞。我們的大腦如何記住如此廣泛的運(yùn)動(dòng)?它是如何學(xué)習(xí)新的?它是如何進(jìn)行必要的計(jì)算的，我們可以拿起一杯水，而不會(huì)掉落、壓扁或錯(cuò)過它?
來自 Ruth 和 Bruce Rappaport 醫(yī)學(xué)院的 Technion 教授 Jackie Schiller 和她的團(tuán)隊(duì)在單神經(jīng)元水平上檢查了大腦，以闡明這個(gè)謎團(tuán)。他們發(fā)現(xiàn)計(jì)算不僅發(fā)生在神經(jīng)元(神經(jīng)細(xì)胞)之間的相互作用中，而且發(fā)生在每個(gè)單獨(dú)的神經(jīng)元中。事實(shí)證明，這些單元中的每一個(gè)都不是一個(gè)簡(jiǎn)單的開關(guān)，而是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)。這項(xiàng)最近發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的發(fā)現(xiàn)有望改變我們對(duì)大腦如何工作的理解，以及更好地理解從帕金森病到自閉癥等各種疾病。如果這還不夠，這些相同的發(fā)現(xiàn)有望推動(dòng)機(jī)器學(xué)習(xí)，為新架構(gòu)提供靈感。
運(yùn)動(dòng)由大腦的初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層控制。在這一領(lǐng)域，研究人員能夠準(zhǔn)確地確定在任何給定時(shí)刻哪些神經(jīng)元會(huì)觸發(fā)以產(chǎn)生我們所看到的運(yùn)動(dòng)。席勒教授的團(tuán)隊(duì)是第一個(gè)走得更近的團(tuán)隊(duì)，他們檢查的不是整個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)，而是其各個(gè)部分的活動(dòng)。
每個(gè)神經(jīng)元都有稱為樹突的分支擴(kuò)展。這些樹突與其他神經(jīng)細(xì)胞的末端(稱為軸突)緊密接觸，允許它們之間進(jìn)行交流。信號(hào)從樹突傳播到細(xì)胞體，然后通過軸突向前傳遞。神經(jīng)細(xì)胞之間樹突的數(shù)量和結(jié)構(gòu)差異很大，就像一棵樹的樹冠與另一棵樹的樹冠不同。
席勒教授團(tuán)隊(duì)關(guān)注的特定神經(jīng)元是皮層最大的錐體神經(jīng)元。這些細(xì)胞，已知與運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，有一個(gè)大樹突樹，有許多分支、亞分支和亞亞分支。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的是，這些分支不僅僅向前傳遞信息。
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