https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2107337119
脑海,如果真的是一片海,寻找万千世界在海中的倒影,便是脑科学家的主要工作之一。科学家们发现了方向敏感的视觉以及运动细胞,位置敏感的GPS细胞,频率敏感的听觉细胞,脸细胞, 以后可能会有帅细胞,躺平细胞…,乐此不疲。然而它们之所以能够入科学家法眼,主要因为他们都是脑科学各种真神经元秀(大脑好声音,最强GPS,心动的神经元…)上的佼佼者,人家家的神经元。于此相对的是,是更多数的在海选过程中就被淘汰的“无能”神经元,被科学家扔进了数据垃圾桶。有什么办法?脑海和人世一样,“冷酷,无情,无理取闹”。
爆款选秀“最强GPS”中的优胜组GPS细胞:只有动物在特定环境中的特定位置中才会进入亢奋(发放电脉冲)。它们被认为是脑海中的导航系统重要组成部分,帮助动物准确导航到目标,它们的选秀导师也领了2014的炸药奖。而海选淘汰组,也就是剩下的非GPS细胞,它们…算了,平凡到很难用语言去描述它们的平凡,就像平凡的你我。
下狗在起跑线上的落后,是人世注定的悲凉,而在元宇宙的梦工厂,也许会有点不一样。在脸书改名前很多年,我们已经训练动物在虚拟现实环境中,执行空间导航觅食任务了。同事们设计了一个有真、假目的地的场景,真假两个目的地长得一模一样,甚至临近周围都一样,不同在于真目的地有肉吃,假的目的地只有空气(Figure 1)。这样的荒诞之处在于,GPS越准,导航越有可能“误导”。可能吗?想象一下上海,有两个一模一样的外滩,对岸有两个东方明珠。但一个外滩有卫生间没餐厅,另一个外滩有餐厅没卫生间。许文强尿急的时候,偏偏来到了只有餐厅没有卫生间的外滩。面对汁水饱满的小笼汤包,很尴尬。是张嘴?还是,为黄浦江贡献点后浪?
这篇论文便是于是针对这个荒诞场景的故事。论文从四个角度分析了神经元的活动(单个神经元频率编码,群体神经元频率编码,单个神经元相对脑节律的时间编码,脑节律振荡)。这里,主要谈谈其中之一:群体神经元的频率编码。
前面讲了,脑海中有世界的倒影,于是借由内海的骚动,可以推测外面的精彩 (Figure 2)。这里当然数学工具就发挥作用了。对群体细胞的神经元活动建立机器学习模型,毫无波澜的,可以预测动物在宏观位置坐标系下的当前位置(Figure 3上方矩阵对角线);甚至,能准确预测动物在奖励中心坐标系下(以目的地为原点)的相对位置 (Figure 3下方矩阵对角线)。了无新意,风平浪静。
“数据敲除”GPS细胞,假阳性错误居然降低,反过来即是GPS细胞增大了假阳性错误概率,精英入坑;敲除非GPS细胞,假阳性错误升高,反过来即非GPS细胞可以降低犯错概率,下狗逆袭。而两相对比,选秀不同命运的两个群体真假识别差异,在假目标区的假阳性之巅,达到最大 (Figure 4底)。在这个荒诞元宇宙情景中,选秀中的下狗,有助于识别真假。终于,曹营那边空气重度污染。
无码的下狗并非真正无码,它们平凡的才华,都藏在更加平凡的外表之下。问题来了:如果无码细胞有码,那么,非环路的路,可以是环路的冰山之下吗?在理想完全受控的简单实验室环境以及简单的认知任务中,相对独立的环路们,在复杂的情景下,会相互作用产生“化学反应”吗?
我又如何知道?我能做的,不过是找个舒服的姿势欣赏而已。脑,方寸于指尖:“日月之行,若出其中,星汉灿烂,若出其里”。
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