抽象概念在人腦中的出現(xiàn) 只有通過(guò)激活大型神經(jīng)元復(fù)合體才能發(fā)生

洛巴喬夫大學(xué)的科學(xué)家和外國(guó)同事首先從理論上證實(shí)了概念細(xì)胞的存在。這些是單獨(dú)的神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元負(fù)責(zé)自己的抽象概念，比如筆記。研究人員以貝多芬的第九交響曲為例，展示了這些細(xì)胞是如何工作的。這種細(xì)胞存在的證據(jù)與人類大腦中抽象概念的出現(xiàn)只能通過(guò)激活大型神經(jīng)元復(fù)合體來(lái)實(shí)現(xiàn)的普遍共識(shí)相矛盾。這一新發(fā)現(xiàn)也可以在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展中發(fā)揮非常重要的作用。

RSF資助項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、轉(zhuǎn)化技術(shù)中心基礎(chǔ)與應(yīng)用研究部高級(jí)研究員瓦列里馬卡羅夫解釋說(shuō)，任何生物體的大腦都非常復(fù)雜?！按竽X在神經(jīng)系統(tǒng)中起著關(guān)鍵作用。神經(jīng)元是負(fù)責(zé)接收、處理、儲(chǔ)存和傳遞信號(hào)的神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞。目前科學(xué)界普遍認(rèn)為，抽象概念在人腦中的出現(xiàn)需要復(fù)雜性，并完美協(xié)調(diào)無(wú)數(shù)神經(jīng)元的相互作用。然而，有一種假設(shè)認(rèn)為，單個(gè)神經(jīng)元，即所謂的概念細(xì)胞，可能負(fù)責(zé)人類執(zhí)行的復(fù)雜任務(wù)，這些單個(gè)神經(jīng)元根據(jù)對(duì)神經(jīng)元的特定刺激形成抽象概念。例如，他們回應(yīng)人們的名字。因此，“詹妮弗安妮斯頓神經(jīng)元”被發(fā)現(xiàn)得更早，每當(dāng)一位女演員的肖像出現(xiàn)在屏幕上，就會(huì)引發(fā)這一事件。Valemakarov評(píng)論說(shuō)，這種對(duì)某些圖像的呈現(xiàn)做出反應(yīng)的神經(jīng)元被稱為“l(fā)a祖母細(xì)胞”。

研究人員認(rèn)為，概念細(xì)胞也可以在情節(jié)記憶中發(fā)揮重要作用。它們的存在挑戰(zhàn)了復(fù)雜的認(rèn)知過(guò)程需要多個(gè)神經(jīng)元完美的組織相互作用的普遍假設(shè)。

洛巴切夫斯基大學(xué)的科學(xué)家和他們的外國(guó)同事首次建立了一個(gè)模仿海馬神經(jīng)元工作的模型。這是大腦的一部分，特別負(fù)責(zé)記憶和空間定向。

“通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算，我們確定了三個(gè)基本原則，可以為單細(xì)胞提供高認(rèn)知能力。首先，它是一個(gè)嚴(yán)格的神經(jīng)層層次。我們研究了神經(jīng)元的選擇層和概念層之間的關(guān)系。第一個(gè)過(guò)程隔離信號(hào)，而第二個(gè)過(guò)程處理信號(hào)并將其與抽象概念聯(lián)系起來(lái)；其次，我們?cè)诟拍顚用骊P(guān)注一個(gè)神經(jīng)元和多個(gè)接收神經(jīng)元之間的關(guān)系。第三，我們發(fā)現(xiàn)了突觸可塑性，即它們之間信息傳遞的變化。神經(jīng)元起著重要的作用。這些理論原理使概念細(xì)胞能夠?qū)W習(xí)并顯著提高其認(rèn)知能力，從而成為概念細(xì)胞。”Valemakarov解釋道。

本研究的作者用筆記來(lái)說(shuō)明這種學(xué)習(xí)的可能性。他們形成了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，包括選擇性水平的3200個(gè)細(xì)胞和概念水平的1600個(gè)細(xì)胞。該單元暴露于八種不同的聲波，每種聲波有八個(gè)相移，即振蕩。神經(jīng)元將這些振蕩視為單獨(dú)的信號(hào)，因此每個(gè)信號(hào)大約有50個(gè)接收神經(jīng)元。起初，它們能感知各種隨機(jī)信號(hào)，但經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后，它們的行動(dòng)領(lǐng)域變得更窄、更專業(yè)。貝多芬《第九交響曲》中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)表明，接收神經(jīng)元捕捉一個(gè)單一的聲波，在概念層面上，這些單元處理接收到的信息并確定播放哪個(gè)音符，并充當(dāng)概念單元。

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