大腦會像硬碟一樣，自動恢復丟失的數據？

人工智慧學家

腦與智能（Brain-intelligence)

汪雷 譯

當我們發送郵件或在電腦硬碟上保存數據，我們不用擔心由於不當操作導致的數據丟失，因為電腦內部的一些功能可以幫助我們很容易地找到並恢復丟失的信息。同樣地，人腦對信息也有存儲和傳遞的功能，那麼，當人腦中某一部分信息丟失後，能否得到恢復呢？2016年4月28日發表在《Nature》上的一篇研究《Robust neuronal dynamics in premotor cortex during motor planning》對此進行了深入地分析，並提出了相關的大腦工作機制。

論文的研究團隊來自美國Howard Hughes Medical Institute，第一作者是Nuo Li博士，研究對象是成年大鼠。

我們知道，當遭受某些損傷時，大腦內部有自身修復的能力，但這個修復過程通常比較漫長，需要好幾個星期。那麼，在較短的時間尺度上（如：秒），大腦對信息的修復過程又是如何實現的呢？

研究人員從兩側大腦協同工作的角度入手，分析了當其中一側大腦運動皮層受損，導致信息丟失，另一側大腦運動皮層是如何幫助找回這些丟失的信息的。具體實驗方案如下圖所示：

研究結果發現，兩側大腦在存儲運動信息時會出現冗餘（redundancy），從而當一側大腦某些區域受損導致運動信息丟失，另一側大腦會將存儲的信息傳遞給受損的一側大腦（上圖a）。如果兩側大腦同時受損，那麼丟失的信息是無法恢復的（上圖b）。

下圖給出了詳細的統計數據，分別對應用光抑制（Photoinhibition）的方法讓單側腦區(ipsilateral和contralateral)和雙側腦區(bilateral)活動降低，然後用電極記錄左側腦區的電活動。結果表明，單側腦區損傷導致的神經元活動降低能在幾秒內得到恢復，而雙側腦區損傷導致的神經元活動降低則很難恢復。

針對這些實驗結果，研究人員提出了幾種可能的網路模塊（如下圖）。這些不同的模塊對應著不同的分工，大腦運動皮層通過這些模塊來實現對丟失信息的恢復。

大腦內在的損傷修復機制已得到廣泛的關注和研究，但這種修復過程通常需要至少數周的時間。本文中的這篇研究首次在更短的時間尺度上（數秒）揭示了，大腦運動皮層區域的神經損傷是如何在短時間內得到一定修復的，這些結果有助於我們進一步理解大腦內在神奇的修復功能。

人工智慧學家Aitists

人工智慧學家是權威的前沿科技媒體和研究機構，2016年2月成立人工智慧與互聯網進化實驗室（AIE Lab)，重點研究互聯網，人工智慧，腦科學，虛擬現實，機器人，移動互聯網等領域的未來發展趨勢和重大科學問題。

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