科技日報北京4月22日電 （記者張佳欣）德國柏林夏里特醫(yī)學院研究發(fā)現，人類神經元并不像小鼠的神經元那樣以環(huán)路形式傳遞信息，而是主要沿著一個方向進行通信。這一機制提高了人腦處理信息的效率和能力。相關成果發(fā)表在最近的《科學》雜志上。
大腦新皮層是關系人類智力的關鍵結構，厚度不到5毫米。在大腦最外層，200億個神經元處理無數的感官感知、計劃行動，并構成人們思想意識的基礎。這些神經元是如何處理所有這些復雜信息的？這在很大程度上取決于它們是如何“連接”在一起的。
研究人員解釋說，此前，人們對大腦皮層神經結構的理解主要是基于小鼠等動物模型的發(fā)現。在這些模型中，相鄰神經元頻繁地相互交流，就像在對話一樣。一個神經元向另一個神經元發(fā)出信號，然后那個神經元發(fā)回信號。這意味著信息經常循環(huán)流動。
新研究檢查了23名接受神經外科手術治療耐藥性癲癇患者的腦組織。為了能觀察到人類大腦皮層最外層相鄰神經元之間的信號流動，該團隊開發(fā)了一種升級版“多面體”技術，可同時監(jiān)聽多達10個神經元之間發(fā)生的通信。他們通過測量來繪制網絡圖，總共分析了近1170個神經元之間的通信通道以及大約7200個可能的連接。
研究人員發(fā)現，只有一小部分神經元進行相互“對話”。對于人類來說，信息往往朝同一個方向流動，很少直接或通過循環(huán)回到起點。
研究人員讓人工神經網絡完成了一項典型的機器學習任務：從語音數字的音頻記錄中識別正確的數字。模擬人腦結構的網絡模型比以小鼠的網絡模型對這一任務的反應更準確，效率也更高，在小鼠模型中達到相同性能需要相當于380個神經元，而在人類模型中只需要150個神經元。
這些對人類新皮質中信息處理的新發(fā)現可為完善人工智能網絡帶來新靈感。
