据物理学家组织网10月18日报导，由德国哥廷根马普研究院科学家领导的一个研究小组， 开发出一种破解连接脑神经线路的运算方法，通过检测总体神经元的活动，能确定两个神 经元连接在一起的概率。了解神经元之间如何建立信号线路，有助於人们理解大脑的工作 原理。相关论文发表在最近的《公共科学图书馆—计算生物学》上。 人类大脑约有800亿个神经元，但它们都不能独立作用，而是连接成紧密复杂的神经网。通 过神经网上无数神经元的相互作用，交换信号，大脑才能完成它们的海量工作。但要根据 脑组织结构直接识别出信号线路，即使只有几千个培养的神经元也几乎不可能。目前有一 种比较成熟的方法，能通过钙萤光检测记录神经元动态活动。神经元内钙的浓度与其电活 性紧密相关，这样同时记录上千个神经元的活动就成为可能。 然而，关键问题是神经元通讯速度太高，无法直接观察一个脉冲是怎样发出，并点亮了诸 多神经元的，无法区分一个连接是直接形成的，还是经过几个中转站後形成的。西班牙巴 赛隆纳大学记录了钙萤光检测资料，马普研究院动力学与自组织研究所主任西奥‧ 盖泽尔 领导的研究小组开发出一种演算法，能从资料中得到神经线路是如何连接的准确资讯。 “我们的方法基於已知的‘转让熵’概念。”论文领导作者、马普研究院奥莱弗‧斯戴特 说，转让熵是资讯理论中用到的一种检测方法，能测量定向资讯流的流量，也就是说，能 算出从某个神经元发出的信号引发另一个神经元活动的可能性。“利用转让熵，这种方法 能可靠地把真正的因果联系和表面现象区别开来。” 研究人员用新方法来模拟钙萤光实验，用神经网模型类比检测信号，包括钙运动和萤光检 测的逼真效果。他们发现，神经网中的因果连接是随时间而变化的，取决於神经网的活动 状态。只在活性相对较低的平静阶段，网路中的因果连接才与网路本身的结构一致。利用 这一点可以进行预测，在活性更高的阶段，许多神经元同时参与神经会谈，追踪资讯路径 就比较困难。新的分析方法还显示，单个细胞周围的连接非常集中。 新方法可广泛用於许多系统中，并让重建神经网路成为可能。研究人员希望能用这种演算 法绘制神经线路图，在培养的和自然的神经网路中进行大尺度计算。来自不同神经网路的 资讯，有助於人们理解神经元在何时、何地形成了连接，以及它们选择谈话夥伴的标准。 （来源：科技日报 常丽君） 网站: http://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/2012102415144347626172.shtm 简体 论文: http://www.ploscompbiol.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pcbi.1002653 --

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