我們的腦子是通過自言自語來學習的？
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人類擁有強大的學習，能夠分析理解獲得的感官信息，熟悉掌握新的技能以適應不斷變化的外部環境。然而目前為止還有許多人類學習的機制不被理解。系統升級學科的最大挑戰之一是解釋人類如何通過突觸神經的鏈接來改變自己以支持一些適應性的行為。現有的研究表明，大腦皮層的學習機制是依賴大腦深層區域的反饋，而這種反饋機制則是通過控制特定的抑制神經元的開關來實現神經突觸的強化。這項研究不僅是理解人類大腦理解學習的一個重要里程碑，也為計算機系統和AI研究提供了很重要的參考價值。
大腦皮層是大腦一個相當重要的區域，對於高級的認知能力、複雜行為能力和感知與學習很重要。皮層會將受到的感覺刺激在傳遞給相對應的大腦區域之前進行簡單的處理和過濾，同時大腦中的一些其他功能區域也會將信息翻過來傳遞給大腦皮層，這種迴路系統的反饋機制被認為是對感官信息的適應性學習機制所必須的。皮層來首先評估傳入感覺信息的重要性，然後改進後期處理信息的方式方法。
老鼠鬍鬚強調反饋系統的重要性
已知老鼠鼻子上的鬍鬚專門用於觸覺感知，在動物理解其所處環境的能力中起著重要作用。大腦皮層中處理鬍鬚感官信息的部分不斷優化其神經突觸，以了解觸覺環境的新信息。因此，它構成了一個有趣的模型來理解反饋系統在突觸學習機制中的作用。
Unige的科學家們分離出一個與鬍鬚相關的反饋迴路，並用電極來測量大腦皮層神經元的電信號活動。然後，他們通過刺激大腦皮層中處理這些信息的特定部分來模擬感官輸入，同時利用光來控制反饋電路。
「這種離體模型允許我們獨立於感覺輸入來控制反饋，這在生物體內是不可能做到的。然而，從反饋中分離出感覺輸入對於理解這兩者之間的相互作用是如何最終導致突觸強化是至關重要的，」霍爾特曼補充道。
抑制神經元對信息進行屏蔽
研究小組發現，當兩種感覺輸入信號被激發時，會激活非常多的神經元。然而，於此同時，一些神經元反而會降低它們的活性。
「有趣的是，當感覺輸入和反饋同時發生時，被抑制的神經元通常是那些對感知很重要的神經元，這被稱為去抑制，」該研究第一作者Leena Williams解釋道。因此，這些神經元就像是輸入信息的門，通常是關閉的。當反饋信息進入時，門打開，允許那些負責初級感覺信息的突觸強化自身。通過這項研究，我們已經確定了反饋如何優化突觸連接，以便更好地為將來的信息做準備。」
既然他們已經確定了哪些神經元參與了這一機制，這些科學家將在「現實生活」中測試他們的結果，當一隻老鼠需要處理新的感官信息或在其觸覺環境中發現新信息時，抑制的神經元是否會像預期的那樣有所變化。
深度學習：模仿自然生命
大腦迴路如何自我優化？一個系統如何通過解讀自己的行為來自我學習？除了與動物學習相關之外，這個問題也是機器學習計劃的核心部分。事實上，一些深度學習專家試圖模仿大腦迴路來構建AI。Unige團隊提供的見解可能與無監督學習有關，無監督學習是機器學習的一個分支，它以能夠自我組織和優化新信息處理的電路模型為主體。舉例來講，這對於創建高效的語音或人臉識別系統非常重要。
本文譯自 medicalxpress，由譯者 利維坦 基於創作共用協議(BY-NC)發布。
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