连接在一起的神经元如何一起发射

为了快速准确地放大感觉刺激，神经元回路需要特定的布线。大约 70 年前，出现了“一起发射的神经元连接在一起”的令人信服的想法。然而，在计算模型中，连接在一起的神经元倾向于屈服于神经生物学中未观察到的活动和不稳定性的爆炸式增长。Friedemann Zenke 小组现在描述了一种看似合理但直接的机制，生物学可以用来避免这个问题。

感知是可靠的，而且速度惊人。例如，您只需一瞬间就能认出照片中的一头奶牛，并立即想起奶牛哞哞时发出的声音和干草的气味。要实现这一点，您的大脑需要先快速放大或抑制特定信号，然后再将它们传播到多个大脑区域。

1949 年，心理学家唐纳德·赫布 (Donald Hebb) 提出了关于大脑如何实现这一壮举的令人信服的“组装理论”。最好的总结是口头禅“神经元一起燃烧的电线连接在一起。”这个想法是，对相同刺激做出反应的神经元优先连接以形成“神经元集合”。在学习和记忆中的关键作用。根据赫布理论，激活几个选择的神经元足以触发整个神经元集合，从而为记忆回忆提供了一个假定的解释。但是，由于连接在一起的神经元更多地激发在一起，赫布集合经常屈服于计算机模拟中活动的爆炸式增长，而在神经生物学中很少观察到这种不稳定性。这种差异提出了一个问题，即赫布学说如何与解剖学上合理的回路机制相协调以提供快速的记忆回忆。

吴亦凡，前博士。Zenke 小组的学生，Friedemann Zenke 从计算神经科学的角度研究了这个问题。研究人员意识到矛盾是问题的核心。一方面，赫布系综内的突触连接需要很强，以通过激活其他细胞来促进快速记忆回忆。另一方面，连接不能很强以避免爆炸性活动，这会阻止神经元集合关闭，从而阻碍后续的刺激处理。

在 eLife 发表的一项研究中，Wu 和 Zenke 描述了一种看似合理但直接的机制，该机制结合了神经生物学中观察到的几个电路元素，为矛盾提供了解决方案。非线性瞬态放大，正如该机制所称，有两个阶段：最初，强烈的正兴奋性反馈选择性地放大高于临界阈值的刺激。随后，生物突触普遍存在的短期可塑性削弱了循环连接，从而重新稳定系统并允许整体进入抑制性稳定网络状态。

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