新研究发现单个神经元即可完成高级认知计算

　　大脑如何思考？传统答案是“大量简单点状神经元联网计算 ”。中国科学家的最新发现改写了这一认知：神经元并不是简单网络节点，单个神经元的树突 ，本身就是一台执行认知计算的“超级计算机” 。相关成果10月16日在线发表在学术期刊《科学》上。

　　“这相当于多台计算机联网的工作，一台‘树突’超级计算机就可以完成
。
”中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员徐宁龙说。

　　树突是神经元的树状分枝结构 。长期以来
，科学家将每个神经元视为简单的“求和节点”，忽略了树突内部的计算能力
。早在1951年 ，张香桐院士开创性提出顶端树突具有主动电兴奋性；徐宁龙的导师、张香桐的学生吴建屏院士在组会上追问“树突
，到底在做什么样的信息处理？ ”这成为他的科学初心。历经10年攻关，这一跨越三代的假说终于得到验证 。

　　团队训练小鼠完成规则切换的听觉分类任务——声音高低的判断边界会无预警变化 ，小鼠必须从奖励反馈中推断隐藏规则
。借助亚细胞分辨率的双光子成像
，研究人员同步记录神经元顶端树突和胞体活动，再用光遗传学选择性“沉默
”树突。

　　结果显示 ，同一神经元内
，顶端树突负责编码“推断出的抽象规则”，胞体负责表征感觉信息 ，两者非线性整合后产生决策输出 。一旦抑制树突活动
，胞体选择信号便显著减弱——树突确实在参与认知计算
。

　　这是科学家首次在认知行为中观测到树突作为独立亚细胞区室，编码“主观规则推断 ”这一关键认知变量 ，把树突计算机制从感觉 、运动层面拓展到抽象规则的认知层面，更新了“单个神经元只是简单网络节点
”的主流观点。

（文章来源：科技日报）