研究發現人類大腦中的「超級計算」網絡

人們驚嘆於美國太空總署（NASA）同時完成大量運算從而得出火箭運行軌道的能力。然而一份新研究發現，每一個人大腦裏面都有一個「超級計算」網絡，其計算能力比NASA的更強。

為甚麼這麼說呢？研究者舉例說，當你拿著一杯咖啡跑著去趕巴士的時候，在這個看似尋常的過程中，大腦所需要完成的計算已經超過了NASA：腦細胞需要完成幾十億個複雜的數學計算，綜合分析你的速度、所在的位置和要去的方向等各方面信息。在過去很多年來，大腦怎樣擁有這樣的能力一直都是一個謎。

這份4月7日刊登在《自然·通訊》（Nature Communications）期刊上的研究稱，他們對連續吸引子網絡（continuous attractor network，縮寫為CAN）進行了五年的摸索後，終於有了一些突破性的發現。

主要研究者之一挪威奧斯陸大學（University of Oslo）的夏洛特·博卡拉（Charlotte Boccara）說：「是我們最先證實人腦內的確存在CAN理論提出的這種『書獃子細胞』（nerd cells）或『超級計算器』。我們發現神經細胞同時對速度、位置和方向進行計算。」

研究人員錄製了小鼠在一系列活動過程中腦內1,400個神經細胞的信號。這些細胞分散位於大腦內不同的幾個區域。

博卡拉說：「我們在小鼠的大腦內植入一些帶有輕薄電極的探測器，用於讀取它們腦部的活動。之後讓小鼠在迷宮內自由活動，尋找食物。我們用相機追蹤它們的活動，把它們的行為與錄下來的大腦活動信號聯繫起來進行分析。」

很多年前就有科學家提出CAN網絡的理論。這個理論提出，當人們在日常生活中移動的時候，大腦內有一個了解自身方位的地圖，不停地自動在更新信息。CAN理論認為，大腦內有一層隱藏的神經細胞網絡執行這些複雜的數學運算，整合這些速度、位置和方向信息，就像NASA科學家計算火箭軌道的系統一樣。

研究人員說：「以前人們只是在理論上提出存在這個隱藏的網絡層，缺乏證據。現在我們找到確鑿的證據顯示的確存在這個『書獃子中心』。」

研究人員還發現，與認知力衰退相關的疾病如阿茲海默症（Alzheimer’s）出現的時候，大腦內這層隱藏網絡是最先被破壞的部份。

博卡拉說：「這些細胞告知大腦我們所在的方位和我們朝哪個方位移動，一旦這些細胞失去能力，人就犯糊塗了。」

研究者表示圍繞這個議題還有很多問題沒有答案。為甚麼這些細胞分散在大腦的不同區域？它們能同時進行多個任務嗎？

另外，近年的研究也發現睡眠質量差明顯會影響到人腦的計算能力。博卡拉說他們下一步要探究這其中的機制。「我想了解的是，當人們睡眠不足的時候大腦思考的速度放慢，是否與這些細胞出現異常有關係。」#

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