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抽象概念在人脑中的出现 只有通过激活大型神经元复合体才能发生

导读洛巴乔夫大学的科学家和外国同事首先从理论上证实了概念细胞的存在。这些是单独的神经元,每个神经元负责自己的抽象概念,比如笔记。研究人

洛巴乔夫大学的科学家和外国同事首先从理论上证实了概念细胞的存在。这些是单独的神经元,每个神经元负责自己的抽象概念,比如笔记。研究人员以贝多芬的第九交响曲为例,展示了这些细胞是如何工作的。这种细胞存在的证据与人类大脑中抽象概念的出现只能通过激活大型神经元复合体来实现的普遍共识相矛盾。这一新发现也可以在人工神经网络的发展中发挥非常重要的作用。

RSF资助项目负责人、转化技术中心基础与应用研究部高级研究员瓦列里马卡罗夫解释说,任何生物体的大脑都非常复杂。“大脑在神经系统中起着关键作用。神经元是负责接收、处理、储存和传递信号的神经系统细胞。目前科学界普遍认为,抽象概念在人脑中的出现需要复杂性,并完美协调无数神经元的相互作用。然而,有一种假设认为,单个神经元,即所谓的概念细胞,可能负责人类执行的复杂任务,这些单个神经元根据对神经元的特定刺激形成抽象概念。例如,他们回应人们的名字。因此,“詹妮弗安妮斯顿神经元”被发现得更早,每当一位女演员的肖像出现在屏幕上,就会引发这一事件。Valemakarov评论说,这种对某些图像的呈现做出反应的神经元被称为“la祖母细胞”。

研究人员认为,概念细胞也可以在情节记忆中发挥重要作用。它们的存在挑战了复杂的认知过程需要多个神经元完美的组织相互作用的普遍假设。

洛巴切夫斯基大学的科学家和他们的外国同事首次建立了一个模仿海马神经元工作的模型。这是大脑的一部分,特别负责记忆和空间定向。

“通过数学计算,我们确定了三个基本原则,可以为单细胞提供高认知能力。首先,它是一个严格的神经层层次。我们研究了神经元的选择层和概念层之间的关系。第一个过程隔离信号,而第二个过程处理信号并将其与抽象概念联系起来;其次,我们在概念层面关注一个神经元和多个接收神经元之间的关系。第三,我们发现了突触可塑性,即它们之间信息传递的变化。神经元起着重要的作用。这些理论原理使概念细胞能够学习并显著提高其认知能力,从而成为概念细胞。”Valemakarov解释道。

本研究的作者用笔记来说明这种学习的可能性。他们形成了一个神经网络,包括选择性水平的3200个细胞和概念水平的1600个细胞。该单元暴露于八种不同的声波,每种声波有八个相移,即振荡。神经元将这些振荡视为单独的信号,因此每个信号大约有50个接收神经元。起初,它们能感知各种随机信号,但经过训练后,它们的行动领域变得更窄、更专业。贝多芬《第九交响曲》中的一个实验表明,接收神经元捕捉一个单一的声波,在概念层面上,这些单元处理接收到的信息并确定播放哪个音符,并充当概念单元。

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