【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】大脑是一个包含数十亿神经元的复杂网络，每个神经元通过突触(链接)与成千上万的神经元同时进行交流。然而神经元实际上是通过几个极长的分枝“手臂”来收集它的许多突触传入信号，它们被称为树突状树。1949年Donald Hebb的开创性研究表明，学习是通过改变突触的强度而在大脑中发生的，而神经元则是大脑中的计算元素。直到今天，这仍然是一个普遍的假设。使用新的理论结果和实验神经文化，一群科学家、教授为首的被罩坎特，物理系和Gonda(Goldschmied)巴伊兰大学多学科的大脑研究中心表明中央假设了近70年，学习只发生在突触是错误的。
图像代表了旧的突触(红色)和新的树突(绿色)学习场景的大脑。在中心，一个有两个树突的神经元通过成千上万个微小的可调节学习参数来收集传入的信号，这是由红色阀门代表的突触。在新的树突状学习场景中(右)只有两个可调的红色阀门位于靠近计算单元的神经元。这个比例是这样的，如果一个神经元收集它的传入信号由一个人的遥远的手指来表示，它的手的长度将会和摩天大楼一样高(左)。图片版权：Prof. Ido Kanter
在今天（3月25日）发表在《科学报告》(Scientific Reports)上的一篇文章中，研究人员“”违背”了传统的观点，认为学习实际上是由几个树突完成的，类似于目前被认为是突触的缓慢学习机制。在树突上新发现的学习过程发生的速度比以前的情况要快得多，这表明学习只发生在突触上。在这个新的树突学习过程中，每个神经元都有一些自适应参数，相比之下，在突触学习场景中有成千上万个微小而敏感的参数。新建议的学习情景表明，学习发生在与神经元更接近的几个树突上，而不是先前的概念。“通过许多微小的、遥远的卫星传感器，在摩天大楼的高度，或者在靠近鼻子的地方使用一个或多个传感器，来测量我们呼吸的空气质量是否有意义？
同样地，神经元更有效地估计其传入信号接近其计算单元，即神经元。赫伯的理论已经深深扎根于科学界长达70年之久，以至于没有人提出过如此不同的方法。此外突触和树突与神经元在一个系列中相连，因此学习过程的精确定位位点似乎无关紧要。这项研究的另一个重要发现是，弱突触，以前被认为是不重要的，即使它们组成了我们的大部分大脑，在我们大脑的动态中扮演着重要的角色。它们诱导学习参数的振荡，而不是将它们推向不切实际的固定极端，正如当前的突触学习情景所建议的那样。
新的学习场景出现在大脑的不同部位，因此需要重新评估当前治疗大脑功能紊乱的方法。因此这个流行的短语“一起点燃的神经元”，总结了唐纳德·赫布70年的假设，现在必须重新措辞。此外，学习机制是在最近先进的机器学习和深入学习的基础上取得的。学习模式的改变为不同类型的深度学习算法和基于人工智能的应用模拟我们大脑功能的应用打开了新的视野，但它具有先进的功能和更快的速度。
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参考：Scientific Reports
内容：经“博科园”判定符合今主流科学
来自：Bar-Ilan University
编译：中子星
审校：博科园
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