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神经信息系统简并性研究的历史与初探

时间:2023-11-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:简并性已涉及生理、生化、细胞、解剖、遗传、发育乃至心理、行为等多方面[2]。这些关于神经系统中简并性的形式和作用,在埃德尔曼的理论中有些含糊不清。但要真正分析脑和神经系统的简并性,仅仅分析运动神经是不够的,更重要的是对输入回路、信息处理回路的简并性进行讨论。而这方面还未见报道,因为讨论输入信号的简并性和神经网络内部的简并性问题就会涉及信息在神经系统中的编码难题。

神经信息系统简并性研究的历史与初探

埃德尔曼是诺贝尔生理学或医学奖获得者,他从免疫系统得到启发,发现分子DNA、细胞、神经网络、神经各部分组织等脑的各个层次几乎都存在简并现象。他发现神经系统中有类似免疫系统中的现象,大量不同结构的神经回路可以引起同样的运动输出或者动作[2]。因此他把量子力学的简并性概念也引入神经系统中。简并性已涉及生理、生化、细胞、解剖、遗传、发育乃至心理、行为等多方面[2]。究竟如何分析神经系统中的简并性?它是如何具体地在神经系统中体现出来的?能实现同一功能的不同结构形式是怎样的?许多同功能回路的输出如何“简并”在一起成为一个信号?这些关于神经系统中简并性的形式和作用,在埃德尔曼的理论中有些含糊不清。他只是引用了达尔文自然选择原理对这些问题进行了解释,而且还强调了选择的重要性,因此把这一理论命名为“神经达尔文主义”。“神经达尔文主义”被认为是20世纪80年代以来理论神经科学最重要的进展之一。可是“神经达尔文主义”从被提出到现在已有约三十年了,进一步的研究却进展缓慢。文献[1]中提出选择理论,至于如何选择,选择标准是什么,这些在文献[1]中的“价值”一节有提到,可惜这一节的内容又很模糊。这是造成这一理论不能发展的一个根本原因。因此,克里克等人评价埃德尔曼的工作是“用难懂的术语提出一些概念”,“他过分热衷于提出标语口号并四处张扬”[3-6]

有人曾试图在神经回路上把埃德尔曼提出的简并性具体地体现出来。文献[7]具体地讨论了简并性神经回路,针对运动神经进行了分析,提出了中心脉冲序列随时间分布模式发生器的理论,即各种回路会产生不同的分布模式,可以用一个中心分布模式发生器去拟合这些所有回路分布模式,从而可以更好地区分和识别各类回路。用分布模式来分析运动神经输出还是比较合理的。因为输出的脉冲序列在时间轴上分布模式的不同,会造成运动肌肉收缩的节律不同。这与神经编码关系不大,较容易讨论。但要真正分析脑和神经系统的简并性,仅仅分析运动神经是不够的,更重要的是对输入回路、信息处理回路的简并性进行讨论。而这方面还未见报道,因为讨论输入信号的简并性和神经网络内部的简并性问题就会涉及信息在神经系统中的编码难题。(www.xing528.com)

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