研究者破解部份神經元編碼
Researchers crack part of the neuronal code
http://www.physorg.com/news180694657.html
December 22, 2009
(PhysOrg.com) -- 癱瘓病患的義肢、與失去所有正常溝通能力的患者交流 -- 這些期望
對現代腦研究而言很高。然而，這樣的腦部--機械界面（cyborgs）需要一套完整的字典
，在它的幫助下，腦部的活動能成功地被翻譯成渴望、構想與運動計畫。
位於德國 Frankfurt，Max Planck Institute for Brain Research 的科學家協同來自
Graz 科技大學的同僚在實現這件事上成功向前跨出一步。他們證明腦中早期處理階段會
在一段延伸的期間內收集資訊。
腦部如何儲存來自感覺刺激的詳細資訊呢？研究者對於腦部某些區域的活動能解讀多少呢
？目前的發現證實了一項新的理論。到目前為止，科學家已假設，腦中資訊處理的早期階
段會逐步發生，即某種刺激會以一種如輸送帶般的次序，在另一刺激之後被處理。現在得
要修正這種想法。一如來自 Max Planck Institute for Brain Research 的 Danko
Nikolic 及其奧地利同僚 Wolfgang Maass 以及 Stefan Hausler 所證明的：早期腦部區
域中的活動需要若干時候以前所產生的刺激。"腦如同一罐被扔石頭進去的水般運作，結
果，產生了波，" Nikolic 解釋。"這些波會重疊，但諸如「有多少石頭被扔進罐內」以
及「它們何時被扔進去」之類的資訊會被保留，結果導致液體的複雜活動圖案（patterns
）。
腦部無疑能使這些資訊便於使用，舉例來說，疊加（superimpose）連續看見的影像。影
像連續影響的持續時間與強度，正好被視為與某種非常詳細的視覺記憶相關，該記憶亦被
稱為映像記憶（iconic memory）。如果你看見某種影像並立刻閉上眼睛，之後在一段短
暫時間內你仍能看見它。那也許位於主要視覺皮質（primary visual cortex）中。
研究者「讀取」腦部活動
科學家們將字母秀給貓看，同時電極記錄下動物腦中主要視覺皮質處，高達 100 個細胞
的活動。來自 Graz 的團隊創造出電腦模擬的神經元以解釋這些訊號。基於神經元的活動
，科學家們能夠斷定貓咪們剛才看了哪個字母。在一段短暫的訓練期間後，這些經過模擬
的細胞能提供非常可靠的視覺刺激已處理的指示。研究者們接著改變字母，變更它們呈現
的持續時間，或著它們之間的暫停。他們接著試著再次預測貓咪們看見了哪些字母，以及
在不久前所看見的字母。所獲得的這些結果支持「波理論」：除了正好看見的影像之外，
神經元也傳送關於先前曾見過影像的資訊。
在大量建構之後，研究者想要確認涉及最多資訊的腦部活動層面。如同聲調（tone）一樣
，抑揚頓挫（cadence）或單字本身在不同語言中帶有含意，腦部的語言也能有所本，例
如，基於反應的強度或精準時機。為了建立這個，科學家們使時間的精確度（temporal
precision）模糊難辨並觀察這些模擬細胞的預知能力（predictive power）如何變化。
沒有了時間資訊，此能力出現持續的縮減。因此，腦部很明顯地將關於某一刺激的資訊，
同時以神經回應的強度以及精確時態結構進行編碼。（Hence, the brain clearly
codes the information about a stimulus in terms of both the intensity and the
precise temporal structure of the neuronal responses.）
這些研究者格外歡迎這項事實：模擬細胞在其結構上相對簡單，但仍能提供令人滿意的結
果。"當我們為評估程式創造出一套更複雜的設計時，讀取的品質僅少量改變。這使得人
造義肢的開發任務更為容易，" Nikolic 表示。
※ 相關報導：
＊ Distributed fading memory for stimulus properties in the primary visual
cortex
http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1000260
Danko Nikolic, Stefan Hausler, Wolf Singer, Wolfgang Maass
PLoS Biol 7(12): e1000260. Published: December 22, 2009
doi: 10.1371/journal.pbio.1000260
--
原始網址：
http://only-perception.blogspot.com/2009/12/blog-post_29.html
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 220.136.225.89