在过去的几十年里,神经科学界一直秉持着一条简洁的准则:同时处于活跃状态的神经元之间会搭建起连接。这一被叫做赫布学习的理论主张,当两个神经元同步启动激活时,它们之间的联系便会得到强化。从记住生日这类简单记忆,到学会骑车这种复杂技能,这套机制一直被视作所有学习行为的根基所在。然而,近期《科学》杂志刊登的一篇论文却提出了与之相左的观点。斯坦福大学的科研团队借助追踪学习过程中单个突触的动态变化,发现了令人意想不到的现象。
研究人员在大脑学习机制的破解方面实现新突破,这一发现或许将对人工智能造成颠覆性的改变
科研人员在小鼠身体内植入发光生物传感器,从而对小鼠学习声音提示与按压杠杆之间关联任务的过程进行实时观测。实验结果表明,并非所有的突触都遵循单一的规则:部分连接按照传统的赫布理论增强,而另外一些连接却以完全独立的方式发生改变。更让人震惊的是,同一神经元的不同分支竟然能够同时采用全然不同的学习策略,这充分证明大脑具备灵活多样的学习机制。
这一重大突破不仅更新了人类对于学习本质的认识,还为心理健康研究开拓了全新的思路。像抑郁症等疾病,很可能与关键神经连接的减弱存在关联,深入探究突触层面的学习机制,或许有助于开发出针对性的治疗方法,以修复失衡的神经回路。
该研究对于人工智能领域同样具有重要的启示作用。目前,人工神经网络普遍采用统一的学习规则,然而大脑显然有着更为智能的应对方式。这项发现有望推动新型机器学习系统的研发,通过模拟大脑的多规则学习模式来实现效率上的突破。
不过,关于大脑学习机制,仍然存在诸多未解之谜:为什么不同的突触会遵循不同的规则?这种特性又能为大脑赋予哪些独特的能力?尽管科学家们还没有找到所有问题的答案,但可以肯定的是,在探索记忆奥秘的漫漫长路上,我们才刚刚启程迈出第一步。