不要再说大脑是通过重新布线来学习的

mOST神经科学家认为，大脑通过改变脑细胞或神经元之间的连接强度来学习。但实验结果发表几年前，来自瑞典隆德大学的实验室，暗示我们需要改变我们的方法。他们建议大脑以更类似于计算机的方式学习：它将信息编码为神经元内的分子，并读出用于计算操作的信息。

与计算机科学家，亚当王，我共同撰写一本书，记忆和计算大脑：为什么认知科学将改变神经科学。我们认为，认知科学和计算机科学的成熟结果表明，大脑中的计算必须以这种方式类似于计算机中的计算。当然，我对这些结果很感兴趣。

计算机不通过重新加入自己学习;它通过将事实编码为“0”和“1S”的序列，称为位字符串的序列，其在可寻址寄存器中存储。寄存器是微小开关的串。当一个开关设置一个方式时，它物理地代表'1';设置另一个方式时，它物理地表示'0'。计算机内存中的寄存器编号，数字构成地址。计算机通过选择可用地址并根据要存储的字符串设置开关来存储位字符串。

大多数计算操作将两个位字符串组合成一个新的位字符串。它们对计算机的学习过程至关重要，因为它得到的原始输入往往不包含计算机需要的可用形式的事实。原始数据通过计算运算转化为行为上有用的事实。为了执行计算操作，计算机在内存中找到两个字符串，使用它的地址列表，对这两个字符串做一些事情，生成一个新的字符串，然后存储在一个新的地址中。计算机学习的知识越多，它的记忆寄存器中包含的从经验中积累的事实就越多，这些事实是计算机通过计算操作检索和处理的。通过这种方式，它用计算过的位串填充内存，使它能够根据所学的知识采取有效的行动。

说某物能存储信息而不能存储数字是没有意义的

大多数神经科学家都接受大脑在某种意义上计算。但是，他们认为它通过修改其突触，神经元之间的链接来实现。这个想法是，原始感官输入最初产生非连贯的行动，帮助大脑改变其结构，以产生更适合经验丰富的环境的行为。这个想法回到了洛克，休谟和伯克利等经验主义哲学家。神经元之间的新联网对应于经验主义哲学家认为将原始感觉联系在一起的关联，以使构成复杂概念的精神粉尘。在这种观点上，经验不会在大脑中植入事实，这可能会根据需要检索;相反，体验塑造大脑，以便更加适当地响应进一步的经验。这就是为什么神经科学学习的术语是“可塑性”。大脑学会了因为经验模具，而不是因为经验植入事实。

问题是经验做植入事实。我们都知道这一点，因为我们在一天中检索并利用它们。例如，我们大多数人都可以制作环境的心理贴图，并使用它来确定我们的行为。我们可能会意识到我们可以在乘坐学校拿起孩子的路上拿起处方，因为药房不远处。甚至昆虫也会制作这样的地图。蜜蜂可以使用它的地图在其觅食领域的任何两个点之间找到它的方式，当一个成功的觅食者返回蜂巢时，它做了一个舞蹈，告诉其他觅食者在他们的共享地图上。

从计算的角度来看，方向和距离只是数字。数字，以二进制形式呈现，只是位串。这是计算机科学的一个深刻的真理，没有一种信息不是在深度意义上的数字。克劳德•香农(Claude Shannon) 1948年发表的著名论文开创了信息论领域，以一场交响音乐会为例，说明了一个可以用数值方法处理的信息传输问题。其结果是，说某物存储信息而不能存储数字是没有意义的。

神经科学家还没有接受这个事实。我反复询问满屋子的同事，首先，他们是否相信大脑通过改变突触连接来存储信息——他们都说，是的——然后，大脑如何在改变的突触连接模式中存储数字。他们被难住了，或者拒绝回答。

学习可能涉及将类似的东西串放入单个神经元内部发现的分子开关库 - 而不是重新加热神经电路

最近，我在马萨诸塞州理工学院的一个研讨会上询问了大约20个领先的神经科学家。我们刚刚听到关于一个叫做条形码的技术的谈话，这涉及将数字写入DNA。作为国王和我在我们的书中解释，细胞核存储中的DNA分子在可寻址寄存器 - 基因中继承了信息 - 非常类似于计算机存储器中的可寻址寄存器。我的同事毫无困难地接受以这种方式存储数据的可能性。但是当我问一个人如何在突触中存储数字时，有几个变得生气或用问题转移了讨论，“有什么是数字？”

大脑定期记住间隔的持续时间 - 如果有一个简单的数字信息。瑞典研究与小脑中的巨型紫癜细胞一起使用，这些细胞在其投入中的一个投入中学到了刺激的开始之间的间隔，以及随后的另一个投入的短暂刺激。结果强烈地暗示存储间隔持续时间内存里面浦肯野细胞，而不是它的突触输入。到达突触的输入导致细胞内的习得信息被解读为一种神经信号，我们知道这种信号控制着一个简单习得行为的时间。

内部神经元是分子。许多分子制造出优异的开关，并且在分子开关中存储信息比在突触中耗尽更多的节能。学习可能涉及将类似的东西串放入单个神经元内部发现的分子开关库 - 而不是重新加热神经电路。这是一种深刻不同的学习和记忆概念，而不是目前娱乐的学习和记忆。

加里斯泰尔是罗格斯大学的心理学和认知神经科学教授。

观察：临床精神科医生Carl Erik Fisher在解释责任不透明的概念时有一个喜欢的例子。

这种经典的事实如此浪漫的帖子最初于2015年10月出版。