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科学家创建模型可用于了解人类大脑如何计算数据

导读 想象一下当你听到前门敲门声时坐在你的房子里。你透过窗户窥视,看到外面有一个陌生人。几乎立刻,你的大脑就知道你以前从未遇到过这个人。...

想象一下当你听到前门敲门声时坐在你的房子里。你透过窗户窥视,看到外面有一个陌生人。几乎立刻,你的大脑就知道你以前从未遇到过这个人。也许你感到害怕并假装你不在家。

现在想象一个亲密的朋友或家人在外面,而不是一个陌生人。几乎一看到他们,你的大脑就知道你过去曾多次遇到过这个人。

你的大脑不断地计算你对特定视觉或嗅觉的体验。即使你不记得所有的细节,这个计数也会影响你最初对这种情况的反应——你是避免还是接受它。在进化上,这种瞬间的反应可能意味着生与死之间的差异。

科学家们并不完全确定这个过程在我们的大脑中是如何运作的。但现在冷泉港实验室 (CSHL) 的研究员 Saket Navlakha 基于果蝇大脑数据创建了一个新的计算模型,这可能会让我们更接近答案。

“我们研究果蝇大脑已经有一段时间了,”Navlakha 说。“它有大约十万个神经元,许多连接在单个神经元和突触的水平上是已知的。它们为我们提供了一个了解大脑如何工作的镜头。”

在Nature Communications上发表的一篇论文中,Navlakha 和他的团队回顾了 2017 年一项研究的数据,该研究对果蝇大脑在暴露于新的和熟悉的气味时进行成像。

Navlakha 假设昆虫可以区分四类:它们第一次闻到的东西、第二次、第三次闻到的东西,以及它们以前多次遇到过的东西。

他创造了他所谓的“1-2-3-many”计数草图。计数草图用于计算机科学中以提供快速、近似的计数。例如,YouTube 使用计数草图来跟踪视频的观看次数。Navlakha 怀疑生物体可能会做同样的事情。他说:“我们从经典的计算机科学方法中汲取灵感来解决这个问题。果蝇实际上使用这种方法的一种变体来解决相同的问题,以跟踪它们经历不同气味的次数。”

人类可能会使用类似但更复杂的计数系统。Navlakha 解释说这是未来研究的一个领域:“人们还没有在人类身上进行过类似的记忆测试。我们想看看这个模型是否也可以解释人类记忆计数 [能力] 以及这种计算如何可能在阿尔茨海默氏症或帕金森氏症中受到影响。”

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