多尺度结构在多大程度是实现大脑功能的必要条件？
2024-07-09 12:48:51
多尺度结构在多大程度是实现大脑功能的必要条件？鉴于人脑的神经元规模、神经形态细节和连接拓扑结构的复杂性，建立人脑的计算神经网络模型是极其困难的。人类大脑是一个极其复杂的器官，拥有860亿个神经元和100万亿个突触，这让所有人造智能的尝试——如大语言模型等都相形见绌。对大脑的不同尺度、不同规模进行详尽细致的结构与连接的建模，在数学上是一项不可能完成的任务。由此产生的一个问题是：多尺度结构在多大程度是实现大脑功能的必要条件？
因此，绘制全连接组（包括所有神经连接的综合图谱）是当前研究的优先事项，而破译每个大脑区域的功能更是重大挑战。
在介观尺度上，Maass在Perspective文章中提出并讨论了皮层微电路（cortical microcircuits, CMs）的基本原理，这些原理可以帮助人们理解皮层计算，并可能启发产生某种本质上更像大脑和更节能的计算框架。
在微观尺度上，Senden等人对混合整合大脑模型（hybrid integrative brain models）进行了综述。这类模型以模块化的方式整合了大脑、身体和环境之间复杂的相互作用，并包含通过丘脑等枢纽结构来调节的类似注意力机制等的整体性过程。为了进一步分析这种相互作用，Vohryzek等人从基于体素的结构矩阵的归一化拉普拉斯算子的本征函数出发，提出了用于fMRI的时空谐波分解（Harmonic Decomposition of Spacetime, HADES）框架。由此，作者发现致幻剂作用下存在明确的谐波模式和功能性的谐波变化。
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