在喬治·奧威爾的《一九八四》的反烏托邦世界中,大洋洲政府旨在透過限制語言來實現思想控制。正如致力於用大大簡化的“新語”取代英語的詞彙學家賽姆所解釋的那樣:“難道你沒有看到新語的全部目的就是縮小思想的範圍嗎?” 雖然賽姆自己的反思是短暫的,但他論證的優點卻並非如此:一種語言的詞彙和結構會影響其使用者的思想和決定。這適用於英語和希臘語、因紐特語和新語。 這也可能適用於神經程式碼,即大腦中神經元的基本電訊號詞彙。
神經程式碼,就像口語一樣,其任務是傳達各種資訊。其中一些資訊是生存所必需的;另一些資訊則用途不那麼迫切。為了適應這些不同的需求,在資訊傳遞的豐富性和資訊傳遞的速度或可靠性之間取得了平衡。平衡點設定在哪裡取決於語境。以語言為例,在晚宴上提到電影《大白鯊》可能會引發一場範圍廣泛且耐心的討論——即使令人不安——圍繞這部電影的情感影響。相比之下,在海灘上觀察到背鰭劃破海浪,可能會引來許多海灘遊客同時尖叫出一個詞:“鯊魚!” 在一種語境中,使用的語言已經針對豐富性進行了最佳化;在另一種語境中,則針對速度和可靠性進行了最佳化。
在大腦中,通常認為這種型別的平衡是勞動分工的結果。某些區域——例如扣帶皮層——參與處理更高層次的情感和動機資訊。其他區域,如杏仁核,則致力於保護您免受更直接的危險。換句話說,一個在晚宴上幫助你,另一個在海邊幫助你。這些專門的功能通常歸因於解剖結構:一個區域可能比另一個區域擁有更多或更少的神經元,而這些神經元可能會連線到不同的迴路中。在任何一種情況下,人們都認為,存在的神經元使用的是具有相同基本設計的神經程式碼。
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神經元可以放電或保持沉默,兩者隨時間的組合會產生神經程式碼,就像莫爾斯電碼中的點和劃線一樣。與莫爾斯電碼一樣,資訊傳輸的豐富性和速度存在理論上的限制。具有一千個字元的新莫爾斯電碼可以交換更豐富的資訊,但其SOS訊號的速度和可靠性會受到影響。神經程式碼在其設計中適應了這種權衡,並且人們一直認為,從神經元到神經元,從區域到區域,豐富性和速度之間的平衡是相同的。
但是,仔細觀察人類扣帶皮層和杏仁核中的神經元究竟在說什麼揭示,它們採用了截然不同的神經程式碼。一個針對豐富性進行了最佳化,一個針對速度進行了最佳化——正如考慮到這些大腦區域的功能所預期的那樣進行權衡。此外,對人類和猴子大腦的比較表明,在這兩個研究的大腦區域中,人類神經元使用的程式碼都更豐富。實際上,不同的區域——以及不同動物的大腦——使用不同的神經程式碼。
這些發現於今年早些時候發表在《Cell》雜誌上,具有廣泛且可能令人震驚的意義。神經迴路的功能——無論是回聲定位、進食還是任何其他行為的基礎——通常透過其佈線圖來理解。與電路圖一樣,許多部件被認為是可互換的——電阻器就是電阻器,開關就是開關。因此,由小鼠、猴子或人類神經元組成的電路圖可能被期望執行相同的計算。這些新發現挑戰了這一觀點,表明即使是同一大腦兩個區域中的基本構建塊也可能表現得非常不同。
這就像大腦的某些區域使用英語詞彙;而另一些區域則使用新語詞彙。
鑑於這項研究的區域間和物種間性質,在其能夠被完全採納和推廣之前,其結果將需要大量的額外佐證和支援。但至少,作者已經表明了以下幾點:在人類和恆河猴中,扣帶皮層中的神經元比杏仁核中的神經元使用更豐富的神經程式碼。杏仁核中的程式碼不僅更簡單,而且經常觀察到多個杏仁核神經元協同使用相同的程式碼。正如海灘上鯊魚的例子一樣,這被認為有助於快速可靠地傳輸有關直接威脅的資訊。最後,無論區域如何,人類大腦中的神經程式碼都比獼猴大腦中的更豐富。總而言之,這些發現表明,神經程式碼在區域和物種之間存在權衡。這種權衡可能有助於塑造不同大腦和不同大腦區域的認知或計算能力。
更廣泛地說,這項研究突出了許多額外的研究方向。首先,雖然許多大腦疾病和紊亂都有明顯的身體表現,可以透過X射線或MRI檢測到,但有些則沒有。即使在沒有其他損傷或損害的情況下,神經程式碼的變化也可能成為精神疾病的一個重要但尚未被發現的驅動因素。也許更重要的是對大規模研究追求的影響。生物學是一個嚴重依賴其結果可轉移性的領域:生物學教科書中的一句話可能來自不同動物和不同背景的實驗。瞭解生物學難題的哪些部分是可互換的,哪些部分不可互換的,對於知識正規化的構建至關重要。
展望未來,另一個有趣的未來方向是。像作者提出的那樣,使用基於神經程式碼的比較方法,可以對其他動物的認知能力進行更少偏見的測量——這項工作最終可能有助於保護工作。我們為什麼需要這種方法?因為我們無法理解與我們自己不同的智慧。但這並不意味著它們不存在。借用奧威爾的一個詞,它們中的一些甚至可能是特好的。

