信息通路特征：理论神经信息学初探

信息通路具有如下很明显的特点。

1.极端不稳定性和不确定性

信息通路可以“从无到有”，也可转瞬即逝，它的变化是很快的，而且在结构回路中存在的时间是很短暂的。这是由于形成通路所需的环境是不稳定的，因此信息通路也具有极端不稳定性。从能量角度来看，高频信号的发放是需要大量能量的，而神经系统产生脉冲所需的能量只能来源于原来储存在神经元中的能量，这些能量最多只能维持几秒的神经脉冲发放。这些不稳定现象可从宏观上观测出来。比如从心理学角度来看，一个人的注意力大概只能集中几秒，人在思考某一问题时经常会“开小差”。这说明信息通路作用的时间常常是很短暂的，而且是不确定的。小孩的注意力相比成人更难以集中（不稳定），这也正是小孩的脑处于发育过程的必然表现。

2.多样性

形成信息通路多样性的关键在于L 效应，L 效应是神经周围的环境变化引起的神经元输出脉冲序列的频率变化。环境变化包括特定神经元周围一定范围内生化参数的变化，这一范围内的神经元都会产生L 效应，因此真正的信息通路在此范围内也是可变化的。对同样的信息，即使采用同样的处理方法，所通过的路径也可以是不一样的。从磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）结果中也可看出，每次脑做同样的思考时，磁共振图像都是不一样的。同样，环境也随时间、条件（如生化条件）、个人的原有知识（记忆）以及长期思维状况不同而变化。每个人由于经历不同，L 效应不同，形成的信息回路也不一样，处理信息也会有差异，这就形成了每个人不同的思考方式。高层次信息变化的多样性也体现在此。

3.可扩展性和可迁移性

当几个神经元组成的信息回路建立起来以后，为讨论方便，暂且把这里的信息回路和与它临近的区域称为“信息中心区”。信息中心区的神经元处于高频发放状态，这反过来也会促使信息中心区四周的环境产生变化（如胶质细胞受神经信号影响本身也会变化等），周围环境的变化又会使原来没有处在信息通路状态的神经元或神经树突和轴突分支变为高频信息通路状态。这种变化会使信息中心区的范围随意向外扩展，使原来的信息通路产生“生长”。扩展速度快说明人的头脑灵活。原来的信息中心区也可能随着扩散的不均匀而使中心逐渐移动，这就是可迁移性的表现。

4.记忆性(www.xing528.com)

信息中心区的形成也与以往的“习惯”（记忆）有关。重复通过信息的结构回路会留下“痕迹”，如突触连接处信号的连接强度会增加，周围环境会变化，如胶质细胞变化等。而且随着信息通过次数的增加，记忆会“越来越深刻”。经常通过信息的神经元会明显“壮大”（包括连接强度增加，离子通道变化，周围的胶质细胞“壮大”），这就保证了每一个人具有相对“固定”的信息处理通路。发生这种变化的区域越来越多，就是头脑“越用越灵活”的表现。

音乐家听到某一音乐时会联想翩翩，脑中产生大量的音乐旋律，这说明音乐家脑中的信息通路在一定区域内比较“壮大”。而对音乐没有感觉的数学家听到同一音乐也许会认为它是噪声而产生反感，在音乐方面的思考可能显得力不从心，这是因为他的信息通路区域（信息中心区）与音乐家的不在同一个地方，他没有形成音乐的“信息中心区”，不知如何对音乐进行思考。由于经常思考数学问题，数学家脑中会经常出现“数学问题的信息中心区”，能通过思考找到很多思路来解开数学难题。同样，不了解数学的音乐家在解数学问题时可能会显得力不从心。

对于已形成记忆的信息通路，人是很难“有意识地”去改变它的。特别是对于记忆性很强的回路，很难被人的“意志”改变。为什么精神疾病很难治好？为什么有“江山易改，禀性难移”的说法？其原因可能就在于此。

5.同一时刻只能有一个信息中心

心理学中经常讨论人脑很难同时完成两个任务。有人会说，营业员可同时接待几位顾客、做几件事，包括包装物件、收费以及回答顾客的种种问题等，但这并不表示同时有多个信息中心。仔细分析这位营业员的行为，可看出他的思维是在不同的信息中心区轮流跳动的。这种情况对年轻人来说较为普遍，对年纪大些的人来说，思维的转移速度会变慢，可能会有不能同时做几个任务的表现。

初学弹钢琴时，只能用一只手弹琴，两只手虽然弹同一首曲子，弹的内容却不一样，这不就是做两件事？应该说开始时确实是在做两件事，脑只能在两件事之间来回切换进行工作（在某一时刻还是只做一件事）。经过训练后，两件事会建立起类似条件反射的联系，使两个信息中心区合为一个中心区，把原来的两件事变成一件事。两手的指法虽然不同，但是是在弹同一首曲子，即靠两只手的不同动作来完成同一件事。有些人可以一边听音乐一边写文章，本来音乐会干扰人的思维，但是长期形成习惯后，会形成“条件反射”。有音乐刺激时会具有写文章的习惯性反射，写文章时思想开小差，音乐反而会把“开小差的思想”拉回来，使思想不开小差。