大多數(shù)神經(jīng)學(xué)家認(rèn)為，大腦通過(guò)改變腦細(xì)胞或神經(jīng)元之間的連接及其強(qiáng)度學(xué)習(xí)。但有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大腦的學(xué)習(xí)方式更類似計(jì)算機(jī)。

【導(dǎo)讀】大腦的學(xué)習(xí)過(guò)程涉及將類似字符串的東西存儲(chǔ)在單個(gè)神經(jīng)元內(nèi)部的分子里，而不是重新改變神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接。這在學(xué)習(xí)與記憶研究領(lǐng)域還是一個(gè)全新的概念，瑞典的一項(xiàng)研究更是表明大腦可以記住簡(jiǎn)單數(shù)字信息，這對(duì)大腦可以存儲(chǔ)信息卻不可以存儲(chǔ)數(shù)字的傳統(tǒng)認(rèn)知提出了挑戰(zhàn)。

大多數(shù)神經(jīng)學(xué)家認(rèn)為，大腦通過(guò)改變腦細(xì)胞或神經(jīng)元之間的連接及其強(qiáng)度學(xué)習(xí)。但有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大腦的學(xué)習(xí)方式更類似計(jì)算機(jī)：將信息編碼到神經(jīng)元內(nèi)的分子中，并從中讀取用于計(jì)算的信息。

計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)過(guò)程是將信息編碼成只含有 0 和 1 的字符串，存在可訪問(wèn)的寄存器中。按兩種方式編碼，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)寄存器的數(shù)量編成訪問(wèn)地址。提取信息時(shí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)地址信息和編碼方式來(lái)提取相應(yīng)的信息。

計(jì)算過(guò)程是將兩個(gè)字符串連成一個(gè)新字符串的過(guò)程，這對(duì)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)過(guò)程非常重要，因?yàn)樵驾斎氲男畔⒉⒉皇强勺x的信息，而是通過(guò)某種計(jì)算過(guò)程將其轉(zhuǎn)換成可讀信息。計(jì)算過(guò)程中，計(jì)算機(jī)通過(guò)存儲(chǔ)地址提取出兩條字符串，通過(guò)計(jì)算生成新的字符串，再存儲(chǔ)到新的地址中去。計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)得越多，獲取的記憶就越多，從而利用這些存儲(chǔ)的記憶學(xué)習(xí)。

大腦可以存儲(chǔ)信息卻不可以存儲(chǔ)數(shù)字？不合理

大多數(shù)神經(jīng)學(xué)家都同意大腦也會(huì)進(jìn)行某種計(jì)算的說(shuō)法，但認(rèn)為大腦是通過(guò)改變腦細(xì)胞或神經(jīng)元之間的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算的，即大腦輸入一堆無(wú)序的信息，幫助大腦改變結(jié)構(gòu)，進(jìn)而產(chǎn)生更加適應(yīng)環(huán)境需要的行為。這個(gè)觀點(diǎn)是由 Locke、Hume、Berkeley 等經(jīng)驗(yàn)主義哲學(xué)家提出來(lái)的。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是經(jīng)驗(yàn)對(duì)大腦產(chǎn)生影響，再影響大腦之后的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)習(xí)在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)是“適應(yīng)”（plasticity），這也進(jìn)一步解釋了大腦學(xué)習(xí)是因?yàn)槭芰私?jīng)驗(yàn)的影響，而不是因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)給大腦植入了事實(shí)信息。

但問(wèn)題是，經(jīng)驗(yàn)確實(shí)會(huì)給大腦植入事實(shí)信息。我們大多數(shù)人可以通過(guò)大腦根據(jù)環(huán)境構(gòu)建的心理地圖來(lái)知道我們的行為，比如接孩子的路上，我們會(huì)順路去藥店買點(diǎn)藥。甚至有些昆蟲也會(huì)繪制類似的心理地圖，比如蜂蜜可以在它們的覓食范圍將任何兩點(diǎn)連接起來(lái)，一旦找到合適的覓食地點(diǎn)，就會(huì)回到蜂巢，通過(guò)一種特別的舞蹈來(lái)告訴同伴食物來(lái)源。Claude Shannon 在1948年發(fā)表的一篇論文提出了信息理論（information theory），認(rèn)為可存儲(chǔ)信息的東西卻不可以存儲(chǔ)數(shù)字這種說(shuō)法是不正確的。神經(jīng)科學(xué)家們對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)尚未達(dá)成共識(shí)，我經(jīng)常會(huì)問(wèn)我的同僚們，是否同意大腦通過(guò)改變神經(jīng)連接來(lái)存儲(chǔ)信息，他們都會(huì)回答是，但問(wèn)到大腦是怎樣改變神經(jīng)連接來(lái)存儲(chǔ)數(shù)字的，他們卻被困住了，都拒絕回答。

大腦的學(xué)習(xí)過(guò)程不是改變神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接

最近，我向麻省理工學(xué)院一個(gè)工作站的 20 個(gè)優(yōu)秀神經(jīng)科學(xué)家們同樣的問(wèn)題。我們先聊了聊DNA的編碼形式，認(rèn)為這跟計(jì)算機(jī)緩存存儲(chǔ)數(shù)字的方式非常相似。但當(dāng)我問(wèn)道怎樣將數(shù)字存儲(chǔ)到大腦中，有些人甚至生氣了，都拒絕回答，直接轉(zhuǎn)移話題問(wèn)道：“什么叫數(shù)字？”

大腦可以記住間隔持續(xù)——簡(jiǎn)單的數(shù)字信息。最近，瑞典的一項(xiàng)相關(guān)研究表明，間隔持續(xù)記憶存儲(chǔ)在大腦的Purkinje細(xì)胞中，而不是神經(jīng)輸入信息中。輸入的信息進(jìn)入大腦神經(jīng)，形成大腦習(xí)得信息，再以神經(jīng)信號(hào)的方式輸出。

因此我們認(rèn)為，神經(jīng)內(nèi)部的分子不停地轉(zhuǎn)換，將信息存儲(chǔ)在分子中，整個(gè)過(guò)程在分子中進(jìn)行比在神經(jīng)元中進(jìn)行要快得多。大腦的學(xué)習(xí)過(guò)程涉及將類似字符串的東西存儲(chǔ)在單個(gè)神經(jīng)元內(nèi)部的分子里，而不是重新改變神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接。這在學(xué)習(xí)與記憶研究領(lǐng)域還是一個(gè)全新的概念。

【編者按】本文轉(zhuǎn)自新智元。文章來(lái)源：nautil.us，作者：C.R. Gallistel。編譯：徐紅

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