@ 2016.01.24 , 11:00

谜团破解:为何大脑如此耗费能量?

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大脑有许多谜团等待我们的挖掘,而其中之一便是它究竟如何消耗绝那么多能量。大脑约消耗我们所吸入的全部氧气的20%,但我们却不知道其中绝大部分氧气的最终归宿。如今,IMB的一名研究人员认为,他或许已经破解了这一谜团。

James Kozloski是一名计算机神经科学家,供职于IBM的托马斯沃特森研究中心。据他所言,大脑不断地在已建立的通道中循环传送信号——我们可以将这些通道想象为大脑中的城市街道地图。大脑重复不断地重走这些通道,路径覆盖了三个不同的功能区:感觉(当前正发生什么)、行为(我们能对它作什么)、边缘(它对我们意味着什么)。

Kozloski将这一封闭环路模型称为“Grand Loop”(大环路),并认为这些重复循环过程便是大脑需要如此多能量的原因,哪怕我们并不在积极主动地解决数学问题。他成功地通过IBM的神经组织模拟器运行了这一假说,其假说能够为人类大脑神经元的能量使用方式提供精确的模型。

大脑在无事可做之时仍旧消耗巨大能量,这是神经科学上的一大谜团。Kozloski认为他的观点可以解释我们怎样运用过往经验来形成对新事物的反应——我们会迅速向“城市地图”咨询,以决定下一步计划。此外,它或许能够解释一个缺陷基因为何能够引发大脑内部的大浩劫、使大环路偏离方向,从而帮助退行性大脑疾病的治疗。

研究人员的下一个挑战便是研究大脑如何选择这些通道、以及这一内在环路的演化过程。Kozloski表示,如果它并不重要的话,那它早就消失了。之前,明尼苏达大学医学院的科学家曾表示,大脑将1/3的能量用于“打扫家务”——或许这些家务便是保持“城市街道”的灯火通明吧。

随着大脑扫描和大脑模拟技术的提升,我们应该快要一劳永逸地解决此谜团了。

本文译自 sciencealert,由译者 蛋花 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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