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破译学习和记忆的奥秘(之二)
http://www.100md.com 2002年1月15日 科技日报
    关于神经元

    整合信息是神经元的主要功能,神经元整合功能的原理基于膜的电学性质,也称膜被动性生物物理特性。一个阈下电刺激施加于膜上,就如同一粒石子投入平静的湖面,会传递到一定的空间范围和迟滞一定的时间。单个阈下刺激对于一条传入神经是无效的,但以高频刺激却可能激发动作电位引起反射活动。相继的两个单刺激的间隔时间不大于E PSP的衰减过程,即可总和,称为时间总和。如果两个神经元同时在第三个神经元上形成兴奋性突触,单独刺激一个神经元时无效,同时刺激时却能激发第三个神经元兴奋,称为空间总和。机体中的实际情况更为复杂,时间总和与空间总和,E PSP与 IP SP通常是结合在一起的,神经元拥有对于大量信息的调制能力,根源就在于膜的这些简单的生物物理学特性。

    人脑有大约1千亿神经元,每个神经元与多个神经元建立突触,形成功能联系。例如约8万个神经元与一个小脑蒲氏细胞建立突触。如此庞大而复杂的系统是怎样来处理信息的?目前我们尚知之甚少,但是脑内使用的电信号系统确实非常之简单,可概括为:产生动作电位—末梢释放神经递质—下一级神经元的突触后电位继而动作电位……如此循环逐级传递。突触后电位具有分析整合功能,固然重要,但不能传播,所以神经系统使用的具有明确意义的电信号只有动作电位,似乎是整个电信号系统仅由一个字母组成。受调制的仅仅是它的发放频率;动作电位时程约1毫秒,其最大频率理论上可达1千H z,但是实际上脑内神经元活动通常并不超过40Hz。

    脑功能源于神经元间的正确连接,或称神经元布线。神经元编码,布线的原则和方式。其简明,高效率,高抽象性,远远超乎研究者的预想;这些原则如能得到正确认识与总结,将对电讯,成像和人工智能的研究提供全新的思路和革命性的新概念。

    神经元动作电位是神经系统中真正重要的信号,动作电位沿神经细胞膜呈再生性无衰减和波动式传导,并不跨跃突触,只是神经元自身的一种状态,表面上似乎没有携带任何信息,既不是光,也不是声,更不是气味或力;但事实上恰恰相反,它可能携带任何信息,可以是光,也可以是气味,甚至可能是情感,关键是信号的起点和终点,或者说决定于该神经元所处的地位。凭借这套信号系统,机体可以正确地感知客观世界并做出恰当的反应。人脑中每个神经元的动作电位都是类似的,从低等动物如水蛭直到人类,动作电位基本没有差别,使用的信号系统是一致的,人和水蛭所认识的客观世界虽然不一样,但都是相对正确的。, 百拇医药(谢佐平)
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